Основы полупроводниковой микроэлектроники
История создания интегральной схемы. Особенности схемотехники интегральных микросхем.
Планарная технология -- основа массового производства дискретных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Основные составляющие планарной технологии: фотолитография, плазменное травление, технология окисления и локальной диффузии, ионная имплантация. Современная промышленная технология создания микросхем с минимальным топологическим размером 22 и 14 нм.
Интегральные схемы на биполярных транзисторах. Методы изоляции элементов в интегральных схемах. Логика ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ, интегрально-инжекционная логика.
Применение МОП-транзисторов в интегральных микросхемах. КМОП-структуры. Микросхемы динамических запоминающих устройств. Конструкции полевых транзисторов для энергонезависимых постоянных запоминающих устройств (структура с "плавающим затвором", МНОП-структура). Флэш-память.
Приборы полупроводниковой оптоэлектроники
Механизмы поглощения электромагнитного излучения в полупроводниках. Фотоприемники, основанные на явлении собственной и примесной фотопроводимости (фотосопротивления). Вольт-ваттовая чувствительность. Спектральные характеристики. Шумы в фотоприемниках, пороговая чувствительность, обнаружительная способность. Режим ограничения фоном в инфракрасных фотоприемниках. ИК-фотоприемники с блокированной примесной зоной (BIB), на переходах между уровнями размерного квантования в сверхрешетках (QWIP), на явлении внутренней фотоэмиссии (HIWIP). Быстродействие фотоприемников.
Фотовольтаические приемники (фотодиоды). Квантовая эффективность и спектральные характеристики. Лавинные фотодиоды. Шумы и быстродействие лавинных фотодиодов, их связь с конструкцией и характеристиками полупроводника. Фототранзисторы.
Полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии. Принцип действия. Нагрузочные вольт-амперные характеристики. К.п.д. преобразователя и его зависимость от ширины запрещенной зоны полупроводника и температуры. Многокаскадные фотопреобразователи.
Полупроводниковые детекторы ядерных излучений. Принципы действия. Дрейфовый детектор, его энергетическое разрешение и быстродействие.
Светодиоды и полупроводниковые лазеры. Излучательная рекомбинация в полупроводниках, механизмы излучательной рекомбинации. Соотношение ван Русбрека-Шокли. Внутренний квантовый выход излучения. Внешний квантовый выход и его связь с конструкцией светодиодов. Инфракрасные светодиоды. Белые светодиоды. Светодиоды на основе органических полупроводников.
Инжекционные полупроводниковые лазеры. Условие возникновения вынужденного излучения. Пороговый ток. Использование гетероструктур, квантовых ям и квантовых точек для улучшения характеристик полупроводниковых лазеров. Инжекционные лазеры с вертикальным резонатором.
1. А.И. Лебедев. Физика полупроводниковых приборов. М., Физматлит, 2008,
488 с.
2. М. Шур. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1992.
3. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1984.