2.6. Дисциплина сдв «полупроводниковые гетероструктуры»

Вопросы

1. Кристаллохимические свойства соединений А³В⁵ и А²В⁶. Особенности химической связи.

2. Зонная структура и электрические свойства соединений А³В⁵ и А²В⁶.

3. Методы синтеза и выращивания монокристаллов А³В⁵ и А²В⁶. Материалы для подложек.

4. Классификация примесей и собственных дефектов в полупроводниках. Электронная структура. Определение электронных свойств. Компенсированный и сильнолегированный полупроводник.

5. Типы и поведение примесей (водородоподобные, амфотерные, глубокие, изоэлектронные). Взаимодействие примесей и точечных дефектов в полупроводниках.

6. Легирование соединений А²В⁶. Правило закрепления предельного уровня Ферми. Проблемы р-легирования.

7. Закономерности трансформации зонной структуры в квазибинарных системах твердых растворов с непрерывной растворимостью. Однотипная и разнотипная структура зон.

8. Зависимость электрических и оптических свойств от состава в системах квазибинарных (тройных) твердых растворов.

9. Модельные представления статистически неупорядоченных сред (модель виртуального кристалла и модель постоянства ковалентного радиуса).

10. Квазитройные и четырехкомпонентные твердые растворы. Сечение полиэдрации фазового пространства. Изопериодные разрезы.

11. Интерполяционный расчет ширины запрещенной зоны четырехкомпонентных твердых растворов типа А_xВ_1-хС_yD_1-y. Общий случай и одномерный подход.

12. Анализ закономерностей изменения свойств от состава в системах твердых растворов (GalnAsSb, AlGaAsSb, AlGaInP, InGaAsN, ZnMgSSe – два на выбор).

13. Интерполяционный расчет ширины запрещенной зоны четырехкомпонентных твердыхрастворов типа А_xВ_1-хС_1-х-yD. Примеры зависимостей ширины запрещенной от состава вдоль изопериодных разрезов в системах подобного типа.

14. Классификация полупроводниковых гетеропереходов. Алгоритм построения зонных диаграмм.

15. Зонная диаграмма идеального анизотипного гетероперехода ( модель Андерсона ). Особенности инжекционных свойств гетеропереходов 1-го рода.

16. Фундаментальные физические явления, открытые на классических гетероструктурах

17. Зонные диаграммы двойных гетероструктур (ДГС). Преимущества ДГС при создании инжекционных лазеров и светоизлучающих диодов.

18. Светоизлучающие диоды на основе двойных гетероструктур (ДГС). Пути повышения внешней квантовой эффективности. Материалы для различных спектральных диапазонов.

19. Инжекционные лазеры на основе ДГС и ДГС с раздельным электронным и оптическим ограничением. Принцип действия, отличительные черты.

20. Двойные гетероструктуры с квантовой ямой. Расчет распределения потенциала и напряженности электрического поля.

21. Приемники излучения фотодиодного типа на основе гетеропереходов.

22. Зонные диаграммы гетеропереходов II рода. Особенности протекания тока. Применение в светодиодах и лазерах.

23. Гетероструктуры с квантовой ямой. Особенности энергетического спектра.

24. Разновидности сверхрешеток (композиционные, легированные). Особенности энергетического спектра.

25. Способы формирования квантовых точек. Самоформирование, литография, фасетированные поверхности, патернирование подложки.

26. Структура и параметры гетеролазеров на квантовых точках.

27. Разновидности газофазной эпитаксии. Хлоридно-гидридный метод формирования гетероструктур.

28. Химическое осаждение из паров металлоорганических соединений (МО ГФЭ): характеристика исходных материалов, основные химические реакции, аппаратурно-методические особенности, механизмы роста.

29. Газодинамика в проточных реакторах и ее влияние на рост МО ГФЭ.

30. Техническая реализация эпитаксии из молекулярных пучков (МПЭ). Основные законы испарения вещества в вакууме. Диаграмма направленности.

31. Методы контроля процесса роста при МПЭ (потоки, остаточная атмосфера).

32. Термодинамические модели растворов. Функции смешения и химический потенциал в модели идеального раствора.

33. Квазихимическое приближение теории растворов.

34. Термодинамические функции смешения, химический потенциал и коэффициенты активности компонентов в модели регулярного раствора.

35. Энергия смешения изовалентных твердых растворов. Модель «дельта-параметра решетки» (модель DLP).

36. Термодинамическая неустойчивость и спинодальный распад твердых растворов.

37. Расчет положения областей нестабильности и несмешиваемости в системах квазибинарных твердых растворов.

Литература

1. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы. /Под ред. В.В. Лучинина, Ю.М. Таирова, М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006

2. В.С. Сорокин, Б.Л. Антипов, Н.П. Лазарева, Материалы и элементы электронной техники. В 2-х т. Т. 1. Проводники, полупроводники, диэлектрики. М.: Академия, 2006. 440 с.

3. Л. Ченг, К. Плуг. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры.- Пер. с англ., под ред. Ж.И. Алферова, Ю.В. Шмарцева- М.: Мир, 1989.

4. М. Херман. Полупроводниковые сверхрешетки. - М.: Мир 1989.