Исследование электрофизических параметров полупроводниковых материалов - Курсовая работа

1. Основные электрофизические свойства полупроводниковых материалов 1.1 Основы зонной теории твердого тела 1.2 Энергетические зоны полупроводников 1.3 Генерация и рекомбинация носителей заряда 1.4 Собственные полупроводники 1.5 Примесные полупроводники 1.6 Определение удельного сопротивления полупроводников 1.7 Температурная зависимость электропроводности полупроводников 1.8 Фотопроводимость 1.9 Определение толщины диффузионного слоя 1.10 Определение толщины окисного слоя 2. Физические основы наноэлектроники 2.1 Физические основы наноструктур 2.2 Квантовые основы наноэлектроники 2.3 Методы и средства изучения свойств наноструктур 2.5 Применение наноструктур 3. Экспериментальное исследование электрофизических параметров полупроводниковых материалов 3.1 Измерение удельного сопротивления четырехзондовым методом и определение типа электропроводности 3.1 Исследование температурной зависимости электрического сопротивления полупроводников 2.2 Изучение фотопроводимости полупроводников 2.3 Измерение толщины диффузионного слоя методом шарового шлифа 2.4 Измерение толщины окисного слоя визуальным цветовым методом контроля наблюдения цвета пленки 2.5 Оценочные расчеты теоретического предела минимального размера изображения при различных видах литографии Заключение Список использованной литературы Приложение Введение С момента изобретения первого транзистора появилась и начала развиваться интегральная электроника, которая базировалась на планарно-эпитаксиальной технологии производства полупроводниковых приборов, началось широкое применение полупроводников (главным образом германия и кремния в радиоэлектронике). Свойства полупроводников сильно зависят от содержания примесей. С введением примеси изменяется не только значение проводимости, но и характер её температурной зависимости. Микроэлектроника является перспективной областью физики, но процесс миниатюризации микросхем достиг физических пределов. Предел микроэлектроники, а так же тенденция к уменьшению размеров приборных структур являлись переходом к новой области науки и техники, формирующейся сегодня на основе последних достижений физики твердого тела, квантовой электроники, физической химии и технологии полупроводниковой электроники - наноэлектронике. Предметом исследования данной работы были выбраны: температурная зависимость удельной проводимости, температурная зависимость сопротивления полупроводников, зависимость электропроводности полупроводников от напряженности электрического поля, тип электропроводности, толщина диффузионного слоя, толщина окисного слоя эпитаксиальных структур. I главе отражены основные электрофизические свойства полупроводниковых материалов, необходимые для рассмотрения электрофизических параметров полупроводников, представлен необходимый теоретический материал, на котором основывается исследовательская часть работы. В этом также состоит качественное отличие полупроводников от металлов, в которых примеси, независимо от их природы, всегда снижают проводимость, не оказывая существенного влияния на характер температурной зависимости. 1.1 Основы зонной теории твердого тела На основании квантовой теории электрон обладает как световыми частицами, так и свойствами волны. Принцип запрета Паули: на одном энергетическом уровне не могут находиться 2 электрона с одинаковым набором квантового числа. Чаще атомы являются связанными в молекулы. В твёрдом теле говорят не об энергетических уровнях, а о зонах. Рис. 1.1.1 Расщепление атомного энергетического уровня в системе связанных атомов. полупроводниковый материал наноэлектроника физический 1.2 Энергетические зоны полупроводников Каждый электрон, входящий в состав атома, обладает определенной полной энергией или занимает определенный энергетический уровень. Важной характеристикой фотосопротивления также является удельная чувствительность, т.е. отношение фототока к световому потоку Ф и к величине приложенного напряжения U: (1.8.3) Из фотометрии известно, что световой поток Ф = ES (1.8.4) где E - освещенность поверхности; S - площадь светочувствительного слоя фотосопротивления.