Лабораторные работы по оптоэлектронике Исследование основных параметров полупроводникового лазера Полупроводниковые детекторы оптического излучения Волоконно-оптический световод Электронно-дырочный переход

Порядок построения энергетической диаграм-мы МДП-структуры. Для построения энергетической диаграммы МДП-структуры в режиме сильной инверсии необходимо определить следующие электрофизические характеристики:

концентрацию примесей в полупроводнике;

величину объемного потенциала (φобn, φобp), позволяющего определить положение уровня Ферми в полупроводнике, используя формулы (1.5 а), (1.5 б) и, считая, что концентрация основных носителей заряда равна концентрации донорной или (в зависимости от типа проводимости полупроводника) акцепторной примеси (атомы примеси полностью ионизированы), т.е.  и ;

величину изгиба энергетических зон в приповерхностной области полупроводника, в которой локализован пространственный заряд, соответствующего режиму сильной инверсии ;

величину ширины области пространственного заряда в приповерхностной области полупроводника Wm в режиме сильной инверсии;

значение толщины диэлектрического слоя; Энергия электромагнитного поля Распространение электромагнитных волн Лекции и задачи по физике

величину порогового напряжения.

По полученным и исходным данным строится энергетическая диаграмма.

1. Выбирается масштаб: по вертикали в эВ, по горизонтали в мкм или в нм (см. п. 1.2.8. Порядок построения энергетической диаграммы p–n-перехода).

2. Проводятся вертикальные пунктирные линии, обозначающие границы "затвор-диэлектрик" и "диэлектрик-полупроводник". Проводится (произвольно) горизонтальная линия – линия уровня Ферми в полупроводнике, обозначается Efn (или Efp).

3. Проводится вертикальная пунктирная линия, обозначающая границу области пространственного заряда в приповерхностной области полупроводника, расстояние от нее до границы с диэлектриком равно рассчитанному значению Wm.

4. На расстоянии, равном величине рассчитанного объемного потенциала, выше (в случае, если полупроводник р-типа) или ниже (в случае, если полупроводник n-типа) от уровня Ферми проводится горизонтальная линия, соответствующая уровню середины запрещенной зоны полупроводника, обозначается Ei.

5. Параллельно линии Ei на расстояниях, равных половине величины запрещенной зоны полупроводника Eg/2, проводятся горизонтальные линии:

- выше Ei – линия уровня дна зоны проводимости, обозначаемая Ec,

- ниже Ei – линия уровня потолка валентной зоны, обозначаемая Ev.

6. В пределах 0 ¸ Wm линии, соответствующие Ec, Ev и Ei, представляются изогнутыми относительно нейтральной области полупроводника по параболическому закону. Величина (по вертикали) изгиба энергетических уровней на поверхности полупроводника в точке x = 0 (граница раздела "диэлектрик-полупроводник") равна удвоенному значению объемного потенциала, т.е. qs = 2qоб.

7. В ОПЗ через точку пересечения линий уровня Ферми и середины запрещенной зоны полупроводника проводится вертикальная пунктирная линия, обозначающая границу слоя инверсной проводимости.

8. Отрезками горизонтальных линий отображается область диэлектрика, указывается толщина диэлектрика d.

9. Проводится горизонтальная линия, соответствующая уровню Ферми в затворе, таким образом, чтобы она располагалась выше (или ниже) линии уровня Ферми в полупроводнике (подложке) на величину порогового напряжения (qUпор ), обозначается EfМ.

2. Состав индивидуального задания

Индивидуальное задание (ИЗ) составляется преподавателем и выдается студентам в начале семестра.

Объектом ИЗ являются полупроводниковые структуры: "металл-диэлектрик-полупроводник", p-n-переход, контакт "металл-полупроводник". Таким образом, в ИЗ должны быть рассмотрены физические процессы в полупроводниковой структуре и выполнен расчет ее электрофизических характеристик.

Задание, как правило, должно содержать:

– наименование темы ИЗ;

– вид полупроводниковой структуры;

– исходные данные для выполнения расчетов электрофизических характеристик;

– перечень решаемых при выполнении ИЗ вопросов.

Кроме того, ИЗ для студентов, обучающихся по специальности 210202 «Проектирование и технология электронно-вычислительных средств», может быть выполнено в виде реферата по определенной проблеме физических процессов и явлений современной микро- и наноэлектроники. Примерные темы рефератов приведены в прил. 9.

Студенты, выполнившие ИЗ в виде реферата и выступившие с докладом по его теме на ежегодной студенческой научно-технической конференции ТТИ ЮФУ, поощряются дополнительными рейтинговыми баллами по дисциплине.