Спектроскопия и физические свойства дефектных структур в полупроводниках
Авторы программы: д. ф.-м. н., Штейнман Э.А. и к. ф.-м. н., Терещенко А.Н.
Цель дисциплины: дать студенту систематическое изложение физических свойств дефектов и дефектных структур в полупроводниках, показать их роль и значимость в интенсивно развивающейся физике низкоразмерных систем, ознакомить с основными спектроскопическими методами их исследования.
Задачи: развитие у студентов навыков физического мышления, свободное владение основными определениями и терминологией в рамках данного курса.
Краткое содержание дисциплины:
1 | Точечные дефекты. Вакансии. Атомы внедрения. Их образование и диффузия. Дефекты Френкеля и Шоттки. Реакции точечных дефектов и их комбинации. Электронные свойства точечных дефектов. |
2 |
Одномерные, двумерные и трехмерные дефекты. Дисклинации. Дислокационные сетки. Поликристаллические структуры. Границы зерен. |
3 |
Линейные дефекты. Дислокации. Дислокация как природный нанообъект. Краевые, винтовые и смешанные дислокации. Вектор Бюргерса. Энергия дислокации. Переползание и скольжение. Взаимодействие дислокаций между собой и с точечными дефектами. Пластическая деформация как результат движения дислокации. |
4 |
Процессы размножения дислокаций, источники дислокаций. Подвижность дислокации. Механизмы движения. Геометрические характеристики дислокации. Упругие поля дислокации. Атомная структура ядер дислокации. |
5 |
Частичные дислокации и дефекты упаковки. Экспериментальные методы изучения дислокации. Влияние дислокации на физические свойства кристаллов (электрические, оптические, тепловые). |
6 |
Электрическая активность дислокаций в германии. Пластически деформированный германий: проводимость свободными носителями тока, фотопроводимость. Статическая дислокационная проводимость в кремнии и германии. |
7 |
Электронные свойства дислокаций в полупроводниковых кристаллах кремния и германия. Электродипольный спиновый резонанс дырок и электронов на дислокациях. Энергетическое положение одномерной зоны. |
8 |
Примесные центры в кремнии: кислород, углерод, азот, водород, бор. Термодоноры. Переходные металлы. Местоположение в кристаллической решетке. Энергетическое положение уровней. Преципитация и геттерирование. |
9 |
Процессы электрон-дырочной рекомбинации в полупроводниках. Излучательная и безызлучательная рекомбинация. Центры рекомбинации и центры прилипания. Рекомбинация электронов и дырок через примесные центры. Оже-рекомбинация. |
10 |
Анизотропия переноса носителей заряда в кристаллах с дислокациями. Рассеяние на дислокациях. Пространственный заряд дислокации. Дислокации и безызлучательная рекомбинация. Дислокации и излучательная рекомбинация. |
11 |
Рекомбинационное излучение, связанное с дислокациями в кремнии и германии. Поляризационные и пьезоспектроскопические исследования дислокационной люминесценции. Тонкая структура спектров дислокационной люминесценции в кремнии и германии. Проявление одномерности. |
12 |
Процессы диффузии и рекомбинации носителей заряда в низкоразмерных системах на примере дислокационных структур различной конфигурации. Дислокационная люминесценция в кремнии: природа излучающих центров, перспективы практического использования. Модели излучательной рекомбинации на дислокациях в кремнии. Особенности спектров люминесценции в зависимости от конфигурации дислокационных структур. |
13 |
Температурная зависимость и квантовый выход дислокационной люминесценции в кремнии. Геттерирование примесей дислокациями. Влияние примесей на дислокационную люминесценцию в кремнии и образование комплексов примесь-дислокация. |
Общая трудоемкость дисциплины: 2 зачетные единицы.
Форма промежуточной аттестации: зачет.