Félvezetők fizikája

A Fizipedia wikiből

Tartalomjegyzék

Tárgy adatok (2016 ősz)

Tárgyfelelős: Dr. Csontos Miklós

Tanszék: BME Fizika Tanszék

Kód: BMETE11MF26

Besorolás: BME TTK fizikus MSC képzésben kötelezően választható tárgy

Követelmény: 2/0/0/V/3

Nyelv: magyar

Előtanulmányi követelmény: A szilárdtestfizika alapjai (BMETE11AF05)

Jelenléti követelmények: Részvétel az előadások legalább 70%-án. Az előadásokon jelenléti ívet vezetünk.

Félév végi osztályzat: szóbeli vizsga alapján

Konzultációk: előzetes bejelentkezés alapján

Tematika

Bevezetés

A félvezetõ fizika jelentõsége, modern alkalmazások, az elektronika határai.

Töltéshordozók félvezetőkben

Kristályszerkezet és szimmetriák, elektronok statisztikája a kristályrácsban, Bloch állapotok, sávszerkezet, envelope function. Rácshibák, szennyezõ atomok, lokalizált állapotok. Sekély nívók, mély nívók, töltéshordozók és vezetési tartományok félvezetõkben.

Félvezetők sávszerkezete

Spin-pálya kölcsönhatás, kp közelítés.

Transzport jelenségek hõmérsékleti egyensúlyban

Kváziklasszikus dinamika, effektív tömeg közelítés, Boltzmann-egyenlet, transzport külsõ terekben, vezetõképesség, Hall-effektus, mágneses ellenállás egy és több sáv esetén. Termoelektromos és termomágneses jelenségek.

Diffúziós jelenségek félvezetõkben

Inhomogén félvezetõk, diffúzió, Einstein reláció, vezetési jelenségek. Transzport instabilitások, Gunn dióda. p-n átmenet, Zener dióda, alagút dióda, bipoláris tranzisztorok, JFET.

Félvezetõk elõállítása és minõsítése

Hagyományos és epitaxiális növesztési eljárások, minõsítõ technikák, rácsillesztés, band-engineering, heteroszerkezetek, szuperrácsok, nagy mobilitású 2 dimenziós elektrongáz és nagyfrekvenciás alkalmazásai, HEMT.

Félvezetõ nanostruktúrák elõállítása

Önszervezõdõ növekedés, növesztés elõre definiált szubsztrátokra, cleaved edge overgrowth, nanovezetékek epitaxiális növesztése, optikai- és elektronsugaras litográfia, split-gate technológia, AFM litográfia.

A tér-effektus és alkalmazásai

Felületi állapotsûrûség, távoli dópolás, Schottky barrier, Schottky dióda, Ohmikus kontaktusok, MOS szerkezetek, High-k dielektrikumok, flash memóriák, napelemek, CCD eszközök. A CMOS technológia alapjai és a miniatürizáció kihívásai. FinFET.

Félvezetõk optikai tulajdonságai

Kölcsönhatások fénnyel, fotovezetés, szabad töltéshordozók abszorpciója. Rekombinációs mechanizmusok: sugárzásos rekombináció, rekombináció nívón keresztül. Világító dióda (LED) és félvezetõ lézerek elve, felépítése, mûködése és alkalmazásai, kék LED.

Ajánlott irodalom