Учебники / Физические Основы Микроэлектроники (ФОМ) Попов В.Ф

В. Ф. ПОПОВ

ФИЗИЧЕСКИЕ

ОСНОВЫ

МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

• ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ •

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В. Ф. ПОПОВ

ФИЗИЧЕСКИЕ

ОСНОВЫ

МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ТАМБОВ

• ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ •

2001

УДК 621.38(075.8)

ББК з 844.1 я 73-5

П58

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

Рецензенты:

Доктор физико-математических наук, профессор

В. А. Федоров

Кандидат технических наук, доцент

А. В. Артемова

В. Ф. Попов

П58 Физические основы микроэлектроники: Учебно-метод. пособ. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. 116 с.

Учебно-методическое пособие по курсу "Физические основы микроэлектроники» написано в полном соответствии с Программой Министерства образования РФ и представляет собой краткое введение в теорию широкого круга явлений, с которыми приходится непосредственно иметь дело конструктору и технологу радиоэлектронной аппаратуры. Его цель – помочь понять физическую сущность тепловых и электрических свойств твердых тел, контактных и поверхностных явлений в полупроводниках. Предназначено для студентов дневного и заочного отделений специальности 2008, а также студентов других специальностей, желающих систематизировать свои знания в области физики твердого тела.

УДК 621.38(075.8)

ББК з 844.1 я 73-5

© Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ),

2001

© Попов В. Ф., 2001

1 КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

К началу XX в. физики пришли к мнению, что объекты микромира проявляют как волновые, так и корпускулярные свойства. Так частицы света, получившие название фотонов, в фотоэлектрических эффектах и многих других ведут себя как корпускулы (частицы), имеющие энергию

,

и импульс

,

где h – постоянная Планка; циклическая частота.

В то же время в явлениях дифракции и интерференции проявляются волновые свойства света.

По гипотезе Де Бройля микрочастица, имеющая энергию E и импульс P, распространяется в пространстве с частотой

для циклической частоты та же формула

и имеет длину волны

где V – скорость движения частицы.

Эти формулы экспериментально подтвердились в опытах К. Дэвиссона и Л. Джермера (1927 г.), наблюдавших рассеяние электронов монокристаллом никеля. Таким образом, переход от макро- к микроскопическим объектам качественно изменяет их свойства.

2 ФАЗОВАЯ И ГРУППОВАЯ СКОРОСТИ

Для синусоидальных волн скорость движения волновой поверхности совпадает со скоростью распространения волны. Это и обусловило, что скорость v была названа фазовой скоростью.

Для любой волны помимо ее длины волны λ рассматривается частота ν, связанная с длиной волны соотношением, где - фазовая скорость распространения волны. Очевидно, что фазовая и групповая скорости волны для частицы, свободно движущейся со скоростью v, должны быть как-то связаны со скоростью v. Для вычисления фазовой и групповой скоростей электронной волны недостаточно формулы λ = h/p, связывающей волновые свойства частицы с ее корпускулярными свойствами. Как известно,

где - круговая частота.

Так как

Учитывая формулу для энергии (1.1) и для импульса (1.2), умножим формулу (2.1) на постоянную Планка, тогда (2.1) примет вид: