Содержание лабораторного практикума (в лаб. 227 УЛК-5) и методички к лабораторным работам
- Изучение температурной зависимости электропроводности металлов и полупроводников: теория; инструкция.
- Эффект Холла в полупроводниках: теория; инструкция.
- Измерение термо-ЭДС полупроводника: теория; инструкция.
- Измерение удельной электропроводности полупроводника: (теория см. пункт 1); инструкция.
- Фотопроводимость полупроводников: теория; инструкция.
Актуальное задание на дистант
Скачайте файл с парой задач по этой ссылке.
Темы выступлений на семинаре (если это запланировано)
1. Классический эффект Холла.
2. Квантовый эффект Холла.
3. Эффект Пельтье.
4. Эффект Зеебека.
5. Эффекты Нернста и Эттингсгаузена.
6. Тензорезистивный эффект.
7. Магниторезистивный эффект.
8. Эффект Ганна.
9. Влияние радиации на свойства полупроводников.
Актуальные задачи по физике полупроводников.
Список вопросов для подготовки к экзамену (зачёту)
1. Классификация веществ по величине удельной проводимости. Классификация полупроводниковых материалов по их составу. Структурные и физические свойства германия, кремния и арсенида галлия. Примесные и собственные полупроводники. Применение полупроводниковых материалов.
2. Волновая функция свободного электрона. Уравнение Шредингера для кристалла. Приближение Борна-Оппенгеймера. Метод Хартри-Фока. Волновая функция электрона в периодическом поле кристаллической решетки. Теорема Блоха. Условия Кармана-Борна. Приближение почти свободных электронов. Приближение сильно связанных электронов.
3. Квазиволновой вектор. Квазиимпульс. Зона Бриллюэна. Зависимость энергии электрона от волнового вектора. Эффективная масса. Тензор эффективной массы. Циклотронный резонанс как метод измерения эффективной массы.
4. Энергетические зоны и изоэнергетические поверхности в зоне Бриллюэна. Понятия «электроны» и «дырки» в полупроводнике. Многодолинные полупроводники. Легкие и тяжелые дырки.
5. Энергетическая плотность квантовых состояний в зонах. Равновесные носители заряда. Распределения Ферми-Дирака и Больцмана. Концентрация электронов и дырок в зонах: случаи невырожденного и вырожденного собственного полупроводника. Зависимость положения уровня Ферми от температуры.
6. Статистика электронов и дырок в примесном полупроводнике. Степень заполнения примесных уровней. Невырожденный и вырожденный примесный полупроводник. Зависимость положения уровня Ферми от концентрации примеси и температуры для невырожденного полупроводника.
7. Неравновесные носители заряда. Фазовое пространство. Кинетическое уравнение Больцмана. Неравновесная функция распределения. Вероятность рассеяния и время релаксации.
8. Механизмы рассеяния. Рассеяние на ионах примесей, на атомах примесей, на дислокациях. Рассеяние на фононах. Оптические и акустические фононы. Длина и время свободного пробега. Подвижность. Зависимость подвижности от температуры. Связь подвижности и времени релаксации. Зависимость подвижности от различных механизмов рассеяния.
9. Полупроводники в сильных электрических полях. Отклонение от закона Ома. Горячие электроны. Ударная ионизация. Туннельный эффект. Эффект Пула-Френкеля.
10. Генерация и рекомбинация неравновесных носителей заряда. Виды рекомбинационных процессов в полупроводнике. Биполярная и монополярная световая генерация. Диффузия и дрейф неравновесных носителей заряда. Уравнение непрерывности. Диффузионный ток. Дрейфовый ток.
11. Оптические свойства полупроводников. Поглощение света полупроводниками. Собственное поглощение (прямые и непрямые переходы, разрешённые и запрещённые), экситонное, примесное, решеточное поглощение, поглощение свободными носителями заряда.
12. Классический эффект Холла. Коэффициент Холла, холловская подвижность и Холл-фактор. Квантовый эффект Холла. Магниторезистивный и тензорезистивный эффекты. Термо-ЭДС. Эффект Пельтье.