wstęp 1.1. przedmiot i zakres wykładu
Post on 20-Mar-2016
61 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1
1. Wstęp1.1. Przedmiot i zakres wykładu1.2. Przypomnienie podstawowych pojęć z fizyki współczesnej2. Struktura ciał stałych2.1. wiązania w kryształach 2.2 komórka prosta i elementarna, proste sieci krystalograficzne, 3. Elektron w atomie a elektron w ciele stałym3.1. pasma energetyczne3.2. metale, izolatory, półprzewodniki4. Elektron w krysztale4.1. symetria translacyjna, funkcja Blocha i wektor k, I-sza strefa Brillouina4.2. struktura pasmowa półprzewodników4.3. gęstość stanów w pasmie przewodnictwa i walencyjnym, elektrony i dziury 4.4. masa efektywna, model prawie swobodnych elektronów5. Statystyka elektronów i dziur5.1. rozkład Fermiego-Diraca5.2. półrzewodnik samoistny, koncentracja swobodnych elektronów i dziur5.3. domieszkowanie - donory i akceptory5.4 zależność koncentracji nośników od temperatury w półprzewodniku domieszkowanym6. Drgania sieci krystalicznej – fonony7. Zjawiska transportu elektronowego 7.1. dryf, dyfuzja, ruchliwość7.2. transport prądu 7.3. efekt Halla, siła termoelektryczna
2
8. Zlącze pn8.1. rozkład ładunku, pola elektrycznego i potencjału8.2. generacja, rekombinacja8.3. charakterystyki prądowo-napięciowe8.4. zastosowania (dioda pn, tranzystor pnp i MOS, dioda tunelowa, dioda Zenera)9. Absorpcja i emisja światła9.1. przejścia proste, skośne9.2. fotoluminescencja9.3. emisja wymuszona9.4. zastosowania (dioda LED, fotodioda, ogniwo słoneczne, laser półprzewodnikowy) 10. Struktury niskowymiarowe, zastosowania 11. Półprzewodniki organiczne12. Technologia planarna, ograniczenia Literatura: Kleszczewski „Fizyka kwantowa, atomowa i ciała stałego”, Hennel „Podstawy elektroniki półprzewodnikowej”, Sierański „Półprzewodniki i struktury półprzewodnikowe”, Boncz-Brujewicz i Kałasznikow „Fizyka półprzewodników”, Smith „Półprzewodniki”
Zaliczanie: min 51 p (30 (Lab) + 2*36 (kol) + kartkówki na zajęciach) 51-60 dst, 61-70 dst1/2, 71-80 db, 81-90 db1/2, 90- bdb
3
ELEMENTY MECHANIKI KWANTOWEJZasada de Broghlie’a
(dualizm korpuskularno-falowy) fala: p=h/ pęd cząstka: = h/p
Równanie Schrodingera
EΨV(x)ΨxΨ
2m 2
22
Rozwiązanie dla cząstki w próżni - fala płaska p
hp2
λ2π2mEk ;AeΨ(x) ikx
k – wektor falowy cząstki
4
Rozwiązania równania Schrödingera studnia potencjału
2
222
n 8manh
2mpE anλ
λ2πk Asin(kx);Ψ(x)
2
3-wym. „pudełko”:2
2z
2y
2x
2
n 8ma)nn(nh
E
5
Poziomy energetyczne w atomieLiczby kwantowe:n=1,2,3....l=0,...n-1 (s,p,d....)ml=-1...0....lms= -½, +½
Atom wodoru
222
4
0n n
eV 13.6n4
me4ππ
1E
6
ATOMY WIELOELEKTRONOWE poziomy energetyczne, maksymalna liczba elektronów
7
8
Krzem
1s –2 elektrony2s – 2 elektrony2p – 6 elektronów3s – 2elektrony3p – 2 elektrony
9
Wiązanie kowalencyjne- hybrydyzacja sp3Przykład - węgiel (Si: 3sp3, Ge: 4sp3)
109.5o
10
Wiązania kowalencyjne(cząsteczka H2 )
wiążący
antywiążący
ener
gia
antysymetryczna
symetryczna wiążący
antywiążący
11
PÓŁPRZEWODNIKI
Skład chemicznya) Pierwiastkowe (Si, Ge)b) Półprzewodnikowe związki chemiczne (GaAs- grupa 3-5,
ZnS grupa 2-6, CuInSe2 grupa 1-3-6) c) Półprzewodniki mieszane (AlxGa1-xAs, CuInxGa1-xSe2)
Własności fizycznea) Samoistne b) Domieszkowe (Si:P, CdS:In)Strukturaa) Krystaliczneb) Amorficzne
12
STRUKTURA CIAŁ STAŁYCH ciała amorficzne, polikrystaliczne Krystaliczne
Komórka elementarna – podstawowa cegiełka, może zawierać więcej niż jeden atom
Symetria translacyjna R =n1 a1 + n2 a2 + n3 a3
Komórka prosta-wyznaczona przez wektory a1, a2, a3
Sieć regularna przestrzennie centrowana
13
Struktura diamentu (dwie przesunięte względem siebie sieci regularne powierzchniowo centrowane) –Si, Ge
Struktura blendy cynkowej (ZnS, GaAs)
Sieć regularna powierzchniowo centrowana - komórka elementarna i komórka prosta (zakreskowana)
14
Sieci Bravais (14)
Sieci Bravais:
Zbiór 14 możliwych sieci prostych, powierzchniowo i przestrzennie centrowanych
top related