„Félvezetők fizikája” változatai közötti eltérés
(→Óravázlat) |
(→Tárgy adatok (2017 ősz)) |
||
43. sor: | 43. sor: | ||
===[[media:oravazlat_2017_18.pdf|Óravázlat]]=== | ===[[media:oravazlat_2017_18.pdf|Óravázlat]]=== | ||
+ | |||
+ | ===[[media:felv_fiz1.pdf|Órai jegyzet]]=== | ||
Tételsor: | Tételsor: |
A lap 2018. január 8., 13:56-kori változata
Tárgy adatok (2017 ősz)
Tárgyfelelős: Dr. Simon Ferenc
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)
Félév végi osztályzat: szóbeli vizsga alapján
Óravázlat
Órai jegyzet
Tételsor:
- Félvezetők fizikájának alapjai, vezetőképesség, szerkezet, sávszerkezet, hibridizáció, alapfogalmak (sávok, tiltott sáv, átmenetek, szennyezés stb.)
- Töltéshordozók tiszta félvezetőkben, DOS, kémiai potenciál, vezetőképesség tiszta félvezetőkben, A Drude modell és töltéshordozók mobilitása
- Töltéshordozók szennyezett félvezetőkben, donor nívók energiaszerkezete, betöltöttsége. Degenerált félvezetők. Szennyezett félvezetők vezetőképessége
- Félvezetők sávszerkezetszámításának módszerei. A k-tér nevezetes pontjai, üres rács, kváziszabad elektron közelítés, tight-binding módszer, k.p modell, burkolófüggvény közelítés.
- Transzportfolyamatok félvezetőkben. Méretskálák, hullámcsomag, a kváziklasszikus közelítés. A Boltzmann egyenlet és a relaxációs idő közelítés.
- A Boltzmann egyenlet megoldása homogén elektromos térben, korrespondencia a Drude modellel. A momentum relaxáció mechanizmusa, Matthiesen-szabály, az Elisahberg-függvény. A Bloch-Grünneisen formula és határesetei.
- Magnetotranszport félvezetőkben, a klasszikus Hall-effektus, mágneses ellenállás. Termoelektromos jelenségek, kereszt-együtthatók, a Seebeck és Peltier-effektus, a Kelvin összefüggés. A termoelektromos (Peltier) hűtő gyakorlati megvalósítása.
- Diffúziós jelenségek félvezetőkben, kisebbségi töltéshordozók, töltéshordozók koncentrációja nem-egyensúlyi esetben és inhomogén félvezetőkben. A diffúziós hossz. A p-n átmenet semleges esetben és feszültség alatt.
- Speciális diódák tulajdonságai (lavinaletörés, Zener effektus, Esaki és Gunn dióda). Az Esaki és Gunn dióda alkalmazásai. A bipoláris tranzisztor felépítése és működése. Analóg elektroncsöves rendszerek.
- Felületi állapotok, fém-félvezető határrétegek, a Schottky barrier. A Schottky dióda működése. Az inverziós és nyitóréteg. A JFET és MOSFET alapjai. A CMOS alapú áramkörök, a NOT kapu. Hetero-átmenetek, a HEMT működése.
- A félvezetők optikai tulajdonságainak alapjai, plazma oszcilláció és frekvenciafüggő vezetőképesség. A Fresnel formula alkalmazása félvezetőkre. A fotovezetés. Napelemek működése, helyettesítő kép, optimális munkapont. A LED és lézer dióda.
- Az elektron spinje, spin-pálya kölcsönhatás. A spin-pálya kölcsönhatás típusai félvezetőkben. A spintronikai eszközök alapjai, a Datta-Das tranzisztor. A spin-relaxáció és diffúzió.
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
- Sólyom Jenő: A modern szilárdtestfizika alapjai II. (16, 20, 24, 25, 27. fejezetek)
- Thomas Ihn: Semiconductor Nanostructures (1-7. és 9. fejezetek)
- Thomas Heinzel: Mesoscopic Electronics in Solid State Nanostructures (3-4. fejezetek)
- L. A. Coldren and S. W. Corzine: Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits (1-4 fejezetek)
- J. Singh: Electronic and Optoelectronic Properties of Semiconductor Structures (9. fejezet)
- Az előadások anyagaiban szereplő folyóirat referenciák