Программа курса "Основы полупроводниковой микроэлектроники и оптоэлектроники"

(10-й семестр, 34 часа, экзамен)

Основы полупроводниковой микроэлектроники

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. 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. Внутренний квантовый выход излучения. Внешний квантовый выход и его связь с конструкцией светодиодов. Инфракрасные светодиоды. Белые светодиоды.

Инжекционные полупроводниковые лазеры. Условие возникновения вынужденного излучения. Применение гетероструктур, квантовых ям и квантовых точек для улучшения характеристик полупроводниковых лазеров.

Основная литература

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.


Другие курсы, читаемые на кафедре