Физика полупроводников

Программу составил профессор, д.ф.-м.н. В.Д.Кулаковский

Аннотация
Курс посвящен изложению основ физики полупроводников. Наряду с традиционными разделами физики полупроводников в курсе затрагиваются современные проблемы ( такие как поляритоны в объемных полупроводниках и полупроводниковых квазидвумерных наноструктурах).

1. Введение. Кинетические явления в полупроводниках: электропроводность, эффект Холла, влияние магнитного ноля, градиента температуры. Время свободного пробега

2. Элементарная теория .гальваномагнитных явлений (тензор электропроводности в магнитном поле, угол Холла и постоянная Холла, магнетосопротивление), смешанная проводимость, экспериментальные измерения проводимости и эффекта Холла

3. Химические связи в полупроводниках Кристаллические решетки, электронная конфигурация атомов Типы химической связи: ионная связь, гомеополярная связь, ван-дер-ваальсовская связь, кристаллы со смешанной связью, некристаллические полупроводники.

4. Полупроводниковые свойства и химическая связь. Запрещенная зона, примесные уровни, вакансии в кристалле.

5.Элементы зонной теории полупроводников (идеальная решетка).Основные предположения зонной теории. Волновая функция электрона в периодическом поле, зоны Бриллюэна, энергетические зоны.

6. Метод сильно связанных электронов

7 Закон дисперсии электронов и дырок. Эффективная масса. Примеры зонной структуры полупроводников.

8. Элементы зонной теории полупроводников (полупроводники во внешних полях, неидеальные кристаллы). Средние значения скорости и ускорения электрона, электроны и дырки в магнитном поле (классическая теория), диамагнитный резонанс.

9. Метод эффективной массы. Энергетический спектр электронов и дырок в магнитном поле (квантовая теория), энергетический спектр электронов и дырок в постоянном электрическом поле (квантовая теория), мелкие примесные уровни.

10. Статистика электронов и дырок в полупроводниках. Распределение квантовых состояний в зонах, распределение Ферми-Дирака, эффективная плотность состояний в зонах, концентрация носителей в вырожденных и невырожденных полупроводниках, концентрация электронов и дырок на локальных уровнях.

11. Распределение Гиббса. Определение положения уровня Ферми в собственном полупроводнике и в легированных полупроводниках.

12. Явления в контактах. Потенциальные барьеры, плотность тока, соотношение Эйнштейна, условия равновесия тел, термоэлектронная работа выхода, контактная разность потенциалов.

13. Распределение концентрации электронов и потенциала в слое объемного заряда, длина экранирования, обогащенный и истощенный слой. Выпрямление в контакте металл - полупроводник.

14. Неравновесные электроны и дырки в полупроводниках. Время жизни неравновесных электронов и дырок, уравнение непрерывности, фотопроводимость, квазиуровни Ферми.

15. Проблемы о6основания зонной теории. Адиабатическое приближение, приближение малых колебаний, метод самосогласованного поля.

16. Поляроны, экситоны, экситонные молекулы, ионизация экситонов, электрон-дырочкая плазма, электрон-дырочная жидкость.

17. Поляритоны в объемных полупроводниках и полупроводниковых квазидвумерных наноструктурах.

18. Поляритоны в полупроводниковых микрорезонаторах.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. В.Л.Бонч-Бруевич, С.Г.Калашников Физика полупроводников М.,Наука, 1977

2. А.И.Ансельм Введение в теорию полупроводников М., ФМЛ. 1962

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. А.Г.Забродский, С.А.Немов, Ю.И.Равич Электронные свойства неупорядоченных систем С.-П., Наука, 2000

2. Л.Е.Воробьев, С.Н.Данилов, Е.Л.Ивченко, Кинетические и оптические явления в сильных электрических полях в полупроводниках и наноструктурах С.-П., Наука, 2000