Новосибирский государственный технический университет

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра Полупроводниковых приборов и микроэлектроники

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета РЭФ

д. т.н., проф. А.

__________________________

«____» ____________ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Методы исследования материалов и структур»

Специальность 210104 «Микроэлектроника и твердотельная электроника»

направления подготовки дипломированного специалиста

210100 «Электроника и микроэлектроника» заочного отделения

Новосибирск

2011

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для подготовки дипломированного специалиста по направлению 210100 «Электроника и микроэлектроника» образовательной программы специальности 210104 «Микроэлектроника и твердотельная электроника».

Стандарт утверждён 18.01.2006 г., регистрационный номер № 000 тех/сп

Рабочая программа обсуждена и утверждена на заседании кафедры полупроводниковых приборов и микроэлектроники от 24 мая 2011 г., протокол № 4.

Программу разработали

к. т.н., доц. каф. ППиМЭ

д. ф.-м. н., зав. каф. ППиМЭ

Ответственный за основную

образовательную программу

к. ф.-м. н., доц. каф. ППиМЭ

1.  Цели и задачи дисциплины.

Целью преподавания дисциплины является формирование знаний в области экспериментальных методов исследования состава, структуры, электрофизических и оптических свойств полупроводниковых материалов и структур электроники.

2.  Место дисциплины в структуре ООП.

Дисциплина относится к циклу специальных дисциплин, её изучение дисциплины на знаниях и умениях, полученных при изучении курсов специальные главы физики, материалы и элементы электронной техники, твердотельная электроника и физика твердого тела и полупроводников.

Компетенции, приобретенные в результате освоения дисциплины, будут использованы при выполнении выпускных квалификационных работ, изучении общетехнических и специальных дисциплин учебного плана, связанных с исследованием материалов микроэлектроники и твердотельной электроники.

3.  Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

3.1. Знать:

-  физические принципы основных экспериментальных методов исследования материалов и структур электроники;

-  условия реализации и границы применения этих методов;

-  тенденции развития методов исследования материалов и структур электроники;

3.2. Уметь:

-  обоснованно выбрать спектр методов и методик для исследования требуемых свойств материалов;

-  интерпретировать полученные результаты.

3.3. Владеть:

-  навыком применения современных методов исследования материалов и структур электроники;

-  навыком интерпретации экспериментальных данных и компьютерной обработки результатов исследований.

4.  Объём дисциплины и виды учебной работы.

Трудоёмкость дисциплины составляет 140 часов. Из них 12 часов лекций, 4 часа практических занятий, 8 часов лабораторных работ, 25 часов на выполнение курсовой работы и 91 час самостоятельной работы. Изучение дисциплины заканчивается зачётом.

5.  Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий

5.2. Содержание разделов дисциплины

1.  Методы измерения электрофизических параметров полупроводниковых материалов и структур.

Методы измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов и структур. Двухзондовый метод измерения. Четырехзондовый метод измерения. Метод Ван-дер-Пау. Бесконтактные методы измерения.

Методы измерения концентрации и подвижности носителей заряда в полупроводниках с помощью эффекта Холла, вольт-фарадных характеристик, по спектрам поглощения и отражения.

Измерение характеристик параметров неравновесных носителей заряда. Методы измерения дрейфовой подвижности, коэффициента диффузии и диффузионной длины неосновных носителей заряда. Измерение времени жизни, диффузионной длины и скорости поверхностной рекомбинации неосновных носителей заряда.

2.  Исследование поверхности материалов и структур электроники с помощью электронной микроскопии.

Применение электронной микроскопии для изучения структурного совершенства полупроводниковых материалов. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ). Полевая эмиссионная и ионная микроскопия. Отражательная электронная микроскопия. Микроскопия медленных электронов. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ).

3.  Исследование поверхности материалов и структур электроники с помощью сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ).

Принципы работы СЗМ. Формирование и обработка СЗМ изображений. Основные методы СЗМ. Контроль рельефа поверхности (и др. параметров) структур электроники методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ).

4.  Методы анализа с помощью электронной и ионной спектроскопии.

Контроль состава, содержания примесей и загрязнений в полупроводниковых материалах и структурах с помощью спектроскопических методов. Электронная оже-спектроскопия (ЭОС). Фотоэлектронная спектроскопия (ФЭС): рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) и ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФЭС). Зондирования ионами. Спектроскопия рассеяния медленных ионов. Спектроскопия резерфордовского обратного рассеяния и спектроскопия рассеяния ионов средних энергий. Вторичная ионная масс-спектроскопия.

5.  Дифракционные методы анализа кристаллической структуры твердых тел.

Дифракционные методы анализа кристаллической структуры твердых тел. Дифракция быстрых (ДБЭ) и медленных (ДМЭ) электронов. Определение кристаллографической ориентации монокристаллов и тонких монокристаллических пленок. Дифракционные методы оценки совершенства кристаллической структуры твердых тел. Дифракционные методы оценки структуры поверхности монокристаллов.

6.  Оптические методы исследования полупроводников и полупроводниковых структур.

Физические принципы эллипсометрии. Определение толщины и оптических свойств эпитаксиальных слоев методами эллипсометрии. Рамановская спектроскопия и ИК-Фурье спектроскопия.

6.  Лабораторные и практические занятия.

7.  Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

а) Основная литература:

1.  , , Федорович параметров полупроводниковых материалов и структур. – М.: Радио и связь, 1985. – 264 с.

2.  Павлов измерения параметров полупроводниковых материалов: Учеб. для вузов по спец. «Полупроводниковые и микроэлектронные приборы». – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ВШ, 1987. – 239 с.

3.  Миронов сканирующей зондовой микроскопии: учеб. пособ. для студентов старших курсов высших учебных заведений. – Н. Новгород: ИФМ РАН, 2004. – 110 с.

4.  , Введение в физику поверхности. – М.: Наука, 2006. – 490 с.

5.  Нанотехнологии. – М. Техносфера, 2005. – 336 с.

б) Дополнительная литература:

1.  Современные методы исследования поверхности. –М.: Мир, 1989. – 564 с.

2.  В., , Стриха исследования полупроводников. – К.: Выща шк. Головное издательство, 1988. – 232 с.

3.  Основы анализа поверхности и тонких плёнок: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. – 344 с.

4.  Щука . – М. Физматкнига, 2007. – 464 с.

5.  Щука . – 2-е изд., перераб. и доп. – С.-П.: БХВ-Петербург, 2008 г. – 752 с.

8.  Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.

Для реализации целей и задач курса в программе дисциплины предусматривается выполнение курсовой работы, которой представляет собой реферат по одной (или нескольким) из основных современных методик исследования полупроводниковых материалов.

Объём реферата должен составлять не менее 2-х печатных листов (1 п. л. – 16 стр. текста 14 шр., интервалом 1,5, поля стандартные).

В качестве защиты реферата предусматривается доклад, выполненный с использованием мультимедийного проектора и презентации в формате PowerPoint.

9.  Примерные темы заданий на курсовую работу.

1.  Дифракция быстрых и медленных электронов.

2.  Методы анализа с помощью электронной и ионной спектроскопии (кратко о каждом методе).

3.  Электронная оже-спектроскопия и фотоэлектронная спектроскопия.

4.  Сканирующая зондовая микроскопия (кратко о каждом методе).

5.  Атомно-силовая микроскопия.

6.  Сканирующая туннельная микроскопия.

7.  Основные виды электронной микроскопии (кратко о каждом методе).

8.  Эллипсометрия.

9.  Рамановская спектроскопия.

10.  ИК-Фурье спектроскопия.