ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ .................................................................................................	3
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ..........................................................................	5
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ................................................................................	7
ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................	9
Контрольные вопросы и задания.....................................................	12
ГЛАВА 1 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ................	13
1.1. Равновесное расположение частиц в кристалле .........................	14
1.2. Идеальные кристаллы. Решетки Бравэ ........................................	17
1.3. Нормальные колебания решетки. Фононы..................................	21
1.4. Структура реальных кристаллов .................................................	25
1.5. Структурозависимые свойства ....................................................	29
1.6. Жидкие кристаллы .......................................................................	31
1.7. Аморфное состояние....................................................................	33
Контрольные вопросы и задания.....................................................	36
ГЛАВА 2 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
.............................................................................................................................	38
2.1. Волновые свойства микрочастиц ................................................	38
2.2. Уравнение Шредингера. Волновая функция ..............................	41
2.3. Свободный электрон. Фазовая и групповая скорости ................	43
2.4. Электрон в потенциальной яме ...................................................	45
2.5. Туннелирование микрочастиц сквозь потенциальный барьер...	47
2.6. Квантовый гармонический осциллятор ......................................	49
2.7. Водородоподобный атом. Постулат Паули.................................	51
Контрольные вопросы и задания.....................................................	54
ГЛАВА 3 ЭЛЕМЕНТЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ...............	57
3.1. Термодинамическое и статистическое описание коллектива.
Функция распределения...............................................................	57
3.2. Фермионы и бозоны. Вырожденные и невырожденные
коллективы ...................................................................................	62
3.3. Функция распределения Максвелла-Больцмана Химический
потенциал......................................................................................	65
3.4. Функция распределения Ферми-Дирака. Энергия Ферми..........	67
3.5. Функция распределения Бозе-Эйнштейна ..................................	71
Контрольные вопросы и задания.....................................................	72
ГЛАВА 4 ЭЛЕМЕНТЫ ЗОННОЙ ТЕОРИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ......	75
4.1. Обобществление электронов в кристалле...................................	75
4.2. Модель Кронига-Пенни ...............................................................	77
4.3. Зоны Бриллюэна...........................................................................	80
	293

4.4. Эффективная масса электрона.....................................................	83
4.5. Зонная структура изоляторов, полупроводников и проводников.
Дырки............................................................................................	86
4.6. Примесные уровни.......................................................................	90
Контрольные вопросы и задания.....................................................	93
ГЛАВА 5 ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ...................	95
5.1. Проводимость и подвижность носителей ...................................	95
5.2. Механизмы рассеяния и подвижность носителей ....................	100
5.3. Концентрация носителей и уровень Ферми в полупроводниках
.....................................................................................................	104
5.4. Электропроводность полупроводников ....................................	111
5.5. Электропроводность металлов и сплавов .................................	113
5.6. Сверхпроводимость ...................................................................	115
5.7. Основы теории Бардина – Купера – Шриффера .......................	119
5.8. Эффекты Джозефсона................................................................	123
Контрольные вопросы и задания...................................................	129

ГЛАВА 6 РАВНОВЕСНЫЕ И НЕРАВНОВЕСНЫЕ НОСИТЕЛИ

ЗАРЯДА..........................................................................................................	132
6.1. Генерация и рекомбинация неравновесных носителей. Время
жизни ..........................................................................................	133
6.2. Уравнения непрерывности ........................................................	139
6.3. Фотоэлектрические явления в полупроводниках .....................	140
6.4. Полупроводники в сильном электрическом поле.....................	147
6.5. Токовые неустойчивости в сильных электрических полях ......	151
6.6. Эффект Ганна.............................................................................	153
Контрольные вопросы и задания...................................................	156
ГЛАВА 7 КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ..................................................	158
7.1. Работа выхода электрона. Контакт металл – металл ..............	159
7.2. Контакт металл – полупроводник..............................................	162
7.3. Электронно-дырочный переход ................................................	168
7.4. Выпрямляющее действие p-n–перехода. Пробой .....................	171
7.5. Гетеропереходы .........................................................................	180
7.6. Эффект Зеебека ..........................................................................	183
7.7. Эффект Пельтье .........................................................................	188
7.8. Фотоэффект в p-n–переходе. Фотодиоды .................................	191
7.9. Излучательные процессы в p-n–переходе. Светодиоды...........	197
7.10. Инжекционные полупроводниковые лазеры .....................	200
Контрольные вопросы и задания...................................................	204
ГЛАВА 8 ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В
ПОЛУПРОВОДНИКАХ............................................................................	207
294

8.1. Поверхностные энергетические состояния...............................	207
8.2. Зонная диаграмма и заряд в приповерхностном слое...............	209
8.3. Поверхностная проводимость ...................................................	214
8.4. Эффект поля. Полевые транзисторы .........................................	216
8.5. Влияние состояния поверхности на работу полупроводниковых
приборов .....................................................................................	223
Контрольные вопросы и задания...................................................	225
ГЛАВА 9 ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ
И ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУРАХ..........................................	227
9.1. Структура и свойства тонких пленок........................................	227
9.2. Контакт металл-диэлектрик. M-Д-M–структура .....................	230
9.3. Туннелирование сквозь тонкую диэлектрическую пленку ......	235
9.4. Токи надбарьерной инжекции электронов................................	237
9.5. Токи, ограниченные пространственным зарядом .....................	240
9.6. Прохождение горячих электронов сквозь тонкие металлические
пленки .........................................................................................	244
9.7. Активные устройства на основе тонкопленочных структур ....	246
Контрольные вопросы и задания...................................................	250
ГЛАВА 10 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ.........................................................................	253
10.1. Ограничения интегральной электроники ................................	254
10.2. Функциональная электроника .................................................	258
10.3. Системы пониженной размерности. Наноэлектроника ..........	263
10.4. Квантовые одно- и двумерные структуры ..............................	268
10.5. Квантовые точки. Одноэлектроника .......................................	275
Контрольные вопросы и задания...................................................	279
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...............................................................................................	282
ПРИЛОЖЕНИЯ...............................................................................................	283
П.1. Фундаментальные физические постоянные.............................	283
П.2. Свойства полупроводников ......................................................	284
П.3. Некоторые единицы системы СИ .............................................	285
П.4. Внесистемные единицы, допускаемые к применению ............	286
П.5. Плотность некоторых твердых тел...........................................	286
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ...........................................................	287
АЛФАВИТНО-ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ...........................................	289

295

Учебное издание

ИГУМНОВ Владимир Николаевич

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Учебное пособие

Издание второе, переработанное

Редактор Л. С. Емельянова

Компьютерная верстка

А. П. Большаков, С. Н. Эштыкова

Дизайн обложки С. Н. Эштыкова

Подписано в печать 12.04.2010. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл. п. л. 17,2. Уч.-изд. л. 13,5. Тираж 250 экз. Заказ № 4324. С – 41.

Марийский государственный технический университет 424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3

Редакционно-издательский центр Марийского государственного технического университета

424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

296