АЛФАВИТНО-Предметный указатель

Ааронова-Бома закон 248

Адсорбция 191

Акустоэлектроника 239

Атом водородоподобный 47-49

Атомы многоэлектронные 65, 69

Базисный вектор 16-18

Бозоны 57, 64

Ван-дер-Ваальса силы 48, 191

Взаимодействие обменное 109

Волна де Бройля 36, 37, 38, 39

– монохроматическая 41

Время восстановления обратного сопротивления 160

– жизни неравновесных носителей 122, 124

– релаксации 89, 90, 139

Вырождение 56, 57

Вырожденный газ 90

– коллектив 57, 58

– полупроводник 90, 91, 102

Вырождения критерий 57, 90, 91

Газ идеальный 57, 58

Генерация носителей заряда 79, 80, 83, 122, 124

Гетеропереход 165-168

Дефекты по Френкелю 24, 25

Динамические неоднородности 237

Диод диэлектрический 227

– резонансный 126

Дисперсии закон 96

Дисперсионная кривая 21, 22, 132

– формула 41

Диффузионная длина носителей заряда 160

Длина поглощения 225

Емкость барьерная 156, 157, 164

– диффузионная 158, 160, 164

Зона валентная 71, 72, 74

– запрещенная 71, 80

– поверхностная 196

– примесная 85

– проводимости 72, 74, 80

Закон Больцмана 24, 60

– действующих масс 98

– термодинамики 53, 54

– Френкеля 136, 137

Излучение индуцированное 184

– спонтанное 185

Индексы Миллера 19

– направления 19

– плоскости 19

– узла 19

Инжекция неосновных носителей 146, 159, 167

Интерферометр Ааронова-Бома 249

Интерферометр сверхпроводниковый 116, 117

Ионизация термоэлектронная 136, 137

– ударная 137, 138

– электростатическая 138

Квантовое число 42, 47

– – главное 48, 49

– – магнитное 50, 51

– – орбитальное 48

– – спиновое 49

Квантовые точки 242, 252, 254

Квантовые ямы 242, 247, 251

Квантовый выход 133

– генератор 183-186

Контакт двух металлов 147, 148

– нелинейный 145

– омический 145

– полупроводника и металла 148-153

Контактная разность потенциалов 148, 152, 156

Коэффициент диффузии 127, 128

Критерий невырожденности идеального газа 57, 65

Лазеры 183-185

Лазерные гетеропереходы 85, 86

Магнетоэлектроника 240, 241

Масса эффективная 75, 76

Методы вытягивания 154

– диффузионный получения p-n перехода 154

– сплавления 154

Модель Кронига-Пенни 70, 71

Нанотехнологии 244, 242

Наноэлектроника 241-246

Носители заряда избыточные 122, 123

– – основные 97, 100

– – неосновные 97, 100

Напряжение пробоя 163, 164

Невырожденный газ 90

– коллектив 57

– полупроводник 71, 91, 92

Область инверсии 194

– обеднения 195

– обогащения 196

Ограничения микроэлектроники технологические 233, 234

– – физические 235, 236

Оптоэлектроника 178, 181, 183, 238

Осциллятор линейный гармонический 46

– нормальный 21, 22

Переход p-n 154-157

– n⁺-n 203

– p⁺-p 203

Переходы прямые 130

Плотность числа состояний 96

Поверхностный потенциал 195

Подвижность носителей 87-89, 91

Полупроводник дырочный 83

– компенсированный 84

– собственный 80

– электронный 82

Потенциальная яма 42-44, 247

Потенциальный барьер 44-45, 215

Приближение адиабатическое 70

– гармоническое 20

– одноэлектронное 70

– свободных электронов 71

– сильно-связанных электронов 71

– слабо-связанных электронов 72

Примеси акцепторные 83

– донорные 82

Принцип Паули 50

Пробой лавинный 163

– поверхностный 205

– полупроводника 140

– тепловой 163

– туннельный 162

Проводимость дырочная 102

– темновая 133, 134, 177

– электронная 102

Работа выхода 146, 148, 151

Раствор внедрения 24, 25

– замещения 25

Рекомбинации коэффициент 123

– поверхностной скорость 193

– скорость 124, 125

– ток 127, 197

Рекомбинация избыточных носителей 127, 129, 181

– поверхностная 126-128

Релаксация 88, 90

Решетка кристаллическая 16

– – Бравэ 16, 17, 18

– – с базисом 18

Светодиод 182, 183

Скорость групповая 40, 41

– фазовая 40

Слой антизапорный 150, 151

– запорный 148-150

Спин электрона 49

Спиновое квантовое состояние 49

Среды двумерные 242, 246, 247, 251

– континуальные 237

– нульмерные 242, 254

– одномерные 242

Стабилитроны 161

Статистика Бозе-Эйнштейна 64-66

– бозонов 57

– квантовая 57

– классическая 56

– Максвелла-Больцмана 59, 60

– фермионов 57

– Ферми-Дирака 60-64

Ток диффузионный 127, 128

– насыщения 160

– омический 128, 129

– проводимости 159

– утечки 122

Температура Дебая характеристическая 22

Термодинамическая вероятность 54

Термисторы 102

Термосопротивления 103

Транзистор диффузионный 177

– дрейфовый 17

– канальный 204

– на горячих электронах 228

– полевой 202-204

– p-n-i-p 203

Триод тонкопленочный 228

Туннельный диод 116, 210

– эффект 45, 46, 115

Уравнение волновое Шредингера 39, 40, 42, 44, 47, 71

– непрерывности 127-129

– Пуассона 150, 156

– Эрмита 47

Уровни акцепторные 83

– донорные 82

– поверхностные 191-192

– прилипания 84

– примесные глубокие 84

– Тамма 190

– Ферми 62, 79, 94-101

Ферми температура 64

– уровень 62, 79, 94-101

– энергия 60, 61, 64

Фононы 21

Формула Холла-Шокли-Рида 125

– Шоттки 219

Фотодиод 176-178

Фотопроводимость 132-134

Фототранзистор 179

Фотоэлемент 176

Фотоэффект внутренний 174

Функциональная электроника 236-241

Функция Блоха 72

– Бозе-Эйнштейна 64, 65

– волновая 39, 40

– – нормированная 39

– – собственная

Химический потенциал 54, 59-60

Центры прилипания 84

– рекомбинации 125

Экситон 131

Экстракция неосновных носителей 159, 166

Электроны горячие 121, 122

Элемент активный пленочный 225

Эмиссия термоэлектронная 147, 218

Энергия нулевая 47

– осциллятора средняя 47

– термодинамическая 53

– Ферми 62, 79, 94-101

Энтропия 53, 54

Эффект Ааронова-Бома

– Ганна 141-143

– Зинера 136

– сильного поля 134-136

Ячейка кристаллическая базоцентрированная 18

– – гранецентрированная 18

– – объемноцентрированная 18

Ячейки элементарной параметры 17

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ....................................................................................................... 3

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ............................................................................. 5

Список сокращений.. 7

Введение. 9

Контрольные вопросы и задания. 12

Глава 1. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ.. 13

1.1. Равновесное расположение частиц в кристалле. 14

1.2. Идеальные кристаллы. Решетки Бравэ. 16

1.3. Нормальные колебания решетки. Фононы.. 20

1.4. Структура реальных кристаллов. 23

1.5. Структурозависимые свойства. 27

1.6. Жидкие кристаллы.. 29

1.7. Аморфное состояние. 31

Контрольные вопросы и задания. 34

Глава 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ.. 36

2.1. Волновые свойства микрочастиц. 36

2.2. Уравнение Шредингера. Волновая функция. 38

2.3. Свободный электрон. Фазовая и групповая скорости. 40

2.4. Электрон в потенциальной яме. 42

2.5. Туннелирование микрочастиц сквозь потенциальный барьер. 44

2.6. Квантовый гармонический осциллятор. 46

2.7. Водородоподобный атом. Постулат Паули. 47

Контрольные вопросы и задания. 50

ГЛАВА 3. ЭЛЕМЕНТЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ.. 52

3.1. Термодинамическое и статистическое описание коллектива. Функция распределения 52

3.2. Фермионы и бозоны. Вырожденные и невырожденные коллективы.. 56

3.3. Функция распределения Максвелла-Больцмана. Химический потенциал 59

3.4. Функция распределения Ферми-Дирака. Энергия Ферми. 60

3.5. Функция распределения Бозе-Эйнштейна. 64

Контрольные вопросы и задания. 66

ГЛАВА 4. ЭЛЕМЕНТЫ ЗОННОЙ ТЕОРИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ.. 68

4.1. Обобществление электронов в кристалле. 68

4.2. Модель Кронига-Пенни. 70

4.3. Зоны Бриллюэна. 73

4.4. Эффективная масса электрона. 75

4.5. Зонная структура изоляторов, полупроводников и проводников. Дырки 78

4.6. Примесные уровни. 81

Контрольные вопросы и задания. 85

Глава 5. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ.. 87

5.1. Проводимость и подвижность носителей. 87

5.2. Механизмы рассеяния и подвижность носителей. 91

5.3. Концентрация носителей и уровень Ферми в полупроводниках 94

5.4. Электропроводность полупроводников. 101

5.5. Электропроводность металлов и сплавов..................................... 103

5.6. Сверхпроводимость. 104

5.7. Основы теории Бардина – Купера – Шриффера. 108

5.8. Эффекты Джозефсона. 112

Контрольные вопросы и задания. 118

Глава 6. РАВНОВЕСНЫЕ И НЕРАВНОВЕСНЫЕ НОСИТЕЛИ ЗАРЯДА 121

6.1. Генерация и рекомбинация неравновесных носителей. Время жизни 121

6.2. Уравнения непрерывности. 127

6.3. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. 128

6.4. Полупроводники в сильном электрическом поле. 134

6.5. Токовые неустойчивости в сильных электрических полях. 138

6.6. Эффект Ганна. 141

Контрольные вопросы и задания. 143

Глава 7. Контактные явления.. 145

7.1. Работа выхода электрона. Контакт металл – металл. 146

7.2. Контакт металл – полупроводник. 148

7.3. Электронно-дырочный переход. 154

7.4. Выпрямляющее действие p-n-перехода. Пробой. 157

7.5. Гетеропереходы.. 165

7.6. Эффект Зеебека. 168

7.7. Эффект Пельтье. 173

7.8. Фотоэффект в p-n переходе. Фотодиоды.. 175

7.9. Излучательные процессы в p-n-переходе. Светодиоды.. 180

7.10. Инжекционные полупроводниковые лазеры.. 183

Контрольные вопросы и задания. 187

Глава 8. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ 190

8.1. Поверхностные энергетические состояния. 190

8.2. Зонная диаграмма и заряд в приповерхностном слое. 192

8.3. Поверхностная проводимость. 196

8.4. Эффект поля. Полевые транзисторы.. 198

8.5. Влияние состояния поверхности на работу полупроводниковых приборов 204

Контрольные вопросы и задания. 206

Глава 9. Электронные процессы в тонких пленках и тонкопленочных структурах 208

9.1. Структура и свойства тонких пленок. 208

9.2. Контакт металл-диэлектрик. M-Д-M – структура. 210

9.3. Туннелирование сквозь тонкую диэлектрическую пленку. 215

9.4. Токи надбарьерной инжекции электронов. 217

9.5. Токи, ограниченные пространственным зарядом.. 220

9.6. Прохождение горячих электронов сквозь тонкие металлические пленки 224

9.7. Активные устройства на основе тонкопленочных структур. 226

Контрольные вопросы и задания. 229

Глава 10. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ.. 232

10.1. Ограничения интегральной электроники. 233

10.2. Функциональная электроника. 236

10.3. Системы пониженной размерности. Наноэлектроника. 241

10.4. Квантовые одно- и двумерные структуры.. 246

10.5. Квантовые точки. Одноэлектроника. 252

Контрольные вопросы и задания. 256

Заключение.. 258

Приложения.. 259

П.1. Фундаментальные физические постоянные. 2 59

П.2. Свойства полупроводников. 2 60

П.3. Некоторые единицы системы СИ.. 26 1

П.4. Внесистемные единицы, допускаемые к применению.. 26 2

П.5. Плотность некоторых твердых тел.............................................. 262

Библиографический список.. 263

Алфавитно-Предметный указатель.. 265

Учебное издание

ИГУМНОВ Владимир Николаевич

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Учебное пособие

Редактор Л. С. Емельянова

Компьютерная верстка

В. Н. Игумнов, А. П. Большаков, С. Н. Эштыкова

Дизайн обложки

С. Н. Эштыкова

Подписано в печать... Формат 60×84 ¹/₁₆.

Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл. п. л. 11,9. Уч.-изд. л. 9,3.

Тираж экз. Заказ №. С – 41.

Марийский государственный технический университет

424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3

Редакционно-издательский центр

Марийского государственного технического университета

424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17