Předměty

Váš prohlížeč nepodporuje JavaScript nebo je jeho podpora vypnutá. Některé funkce nemusejí být dostupné.

Optoelektronické materiály a technologie - NOOE003

Anglický název:	Materials and Technology in Optoelectronics
Zajišťuje:	Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
Fakulta:	Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost:	od 2022
Semestr:	zimní
E-Kredity:	3
Rozsah, examinace:	zimní s.:2/0, Zk [HT]
Počet míst:	neomezen
Minimální obsazenost:	neomezen
4EU+:	ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu:	ne
Stav předmětu:	vyučován
Jazyk výuky:	čeština, angličtina
Způsob výuky:	prezenční
Způsob výuky:	prezenční

Garant:	prof. RNDr. Pavel Höschl, DrSc. doc. Ing. Eduard Belas, CSc.
Kategorizace předmětu:	Fyzika > Optika a optoelektronika

Výsledky anket Termíny zkoušek Rozvrh ZS Nástěnka

Anotace -

Úvod. Klasifikace materiálů. Polovodičové struktury pro optoelektroniku. Požadavky na polovodičový materiál. Fázové rovnováhy. Poruchy krystalů. Příprava monokrystalů a tenkých vrstev. Příměsi v krystalech. Pasivace a metalizace povrchů. Technologie prvků. Technologie integrovaných obvodů.

Poslední úprava: ()

Cíl předmětu -

Seznámit studenty s technologií polovodičů.

Poslední úprava: FRANC/MFF.CUNI.CZ (07.05.2008)

Podmínky zakončení předmětu -

Ústní zkouška

Poslední úprava: Höschl Pavel, prof. RNDr., DrSc. (30.10.2019)

Literatura

Physics of Semiconductor Devices, 4th Edition / S. M. Sze, Kwok K. Ng. / 2021

Semiconductor devices: physics and technology : international student version / S.M. Sze, M. K. Lee / 2013

Semiconductors: Data Handbook / Otfried Madelung / 2003

Fundamentals of semiconductor physics and devices / Rolf Enderlein, Norman J. M. Horing / 1997

Fundamentals of solid-state electronics / Chih – Tang Sah / 1992

Fyzika a technika polovodičů / Helmar Frank / 1990

Poslední úprava: Höschl Pavel, prof. RNDr., DrSc. (12.06.2023)

Metody výuky -

Standadní přednáška

Poslední úprava: Höschl Pavel, prof. RNDr., DrSc. (30.10.2019)

Požadavky ke zkoušce -

Zkouška sestává z ústní části. Požadavky u ústní části zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Poslední úprava: Höschl Pavel, prof. RNDr., DrSc. (31.10.2017)

Sylabus -

1. Úvod. Vymezení problematiky - mikroelektronika, optoelektronika, fotonika Stručná charakterizace jednotlivých kapitol.

2. Klasifikace materiálů. Vymezení role polovodičů - krystalová struktura, krystalová vazba, pásová struktura, vliv chemického složení (legování) a dimenze.Vymezení role izolátorů a kovů.

3. Polovodičové struktury pro optoelektroniku. Princip, funkce a optimalizace materiálových parametrů přechod p-n (LED, LASER, PV-dioda). FET tranzistor (JFET, MOSFET).

4. Požadavky na polovodičový materiá.l Substráty pro epitaxní technologie: kontrola kvality monokrystalů - hranice zrn, dislokace, precipitáty orientace monokrystalů, řezání, broušení, leštění a leptání krystalů, elektrické parametry substrátů (samokompenzace mezi donory a akceptory) Výchozí materiál pro opto- a mikro- elektronické prvky, zakázaný pás (band gap engineering), pohyblivost nosičů, doba života nosičů.

5. Fázové rovnováhy. Termodynamika fázových rovnováh Fázové diagramy: kondenzovaná fáze - kapalná fáze - kondenzovaná fáze - plynná fáze. Jednosložkové, dvousložkové a třísložkové systémy. Růst krystalů, žíhání krystalů.

6. Poruchy krystalů. Klasifikace defektů podle dimenze a jejich charakterizace (vrstvové chyby, dislokace, bodové poruchy) Termodynamika bodových defektů, stechiometrie krystalů Elektrická aktivita bodových defektů, komplexy defektů Rovnovážná koncentrace defektů a úprava stechiometrie krystalu.

7. Příprava monokrystalů a tenkých vrstev. Objemové monokrystaly (Biedgmanova metoda, Czochralskiho metoda, metoda visuté zony, krystalizace z roztoků, transportní metody z plynné fáze) Tenké vrstvy - epitaxní metody (LPE, VPE, MBE, MOCVD).

8. Příměsi v krystalech. Vliv příměsí na vlastnosti polovodičů. Čištění krystalů (směrové chlazení, zonální chlazení a další segregační metody). Ultračisté polovodiče. Legování polovodičů (segregace, difúze, iontová implantace). Koncentrační profily - jejich vytváření a stanovení. Kontrolní metody (MS, SIMS, RFA a další). Selektivní legování v 2D strukturách.

9. Pasivace a metalizace povrchů. Tepelná oxidace, depozice dielektrika, depozice polykrystalů, metalizace.

10. Technologie prvků. Přechod p-n, JFET, MOSFET, PV dioda, LED, LASER.

11. Technologie integrovaných obvodů Litografické techniky (UV, Rtg, elektronová, iontová) Chemické a suché leptání. Nosiče a pouzdra prvků a obvodů.

Poslední úprava: T_FUUK (15.05.2002)

1. Introduction. Overview of the problem - microelectronics, optoelectronics, photonics.

2. Classification of materials. definition of role of semiconductors - crystal structure, crystal bonds, band structure, influence of chemical composition (doping) and dimension. Determination of role of insulators and metals.

3. Semiconductor structures for optoelectronics, principal, function and optimization of material parameters. P-n junction (LED, LASER, PV diode). FET transistor (JFET, MOSFET).

4. Demands on semiconducting material. Substrates for epitaxial technologies:control of quality of

single crystals - grain boundaries, dislocations, precipitates, orientation of single crystals, cutting, lapping,

polishing, etching of single crystals. Electrical parameters of substrates (compensation between donors and acceptors). Starting material for opto and microelctronic elements, bandgap engineering, mobility of carriers, lifetime of carriers.

5. Phase equilibria. Thermodynamic of phase equilibria, phase diagrams:condensed phase-liquid phase-gas phase. One-, two- and three component systems. Crystal growth, annealing.

6. Crystal defects. Classification of defects according to dimension and their characterization (layer defects, dsilocations, point defects). Thermodynamics of point defefcts, crystal stoichiometry. Electrical activity of point defects, defect complexes. Equilibrium concentration of point defects, change of crystal stoichiometry.

7.Preparation of single crystals and yhin layers. Volume single crysrals (Bridgman method,Czochralski method etc). Crystallization from solutions.Transport methods from gas phase.Thin layers - epitaxial methods (LPE, VPE, MBE, MOCVD).

8. Impurities in crystals. Influence of impurities on properties of semiconductors. Purification of crystals.

Ultrapure semiconductors. Doping of semiconductors (segregation, diffusion, ion implantation). Concentration profiles - their formation and evaluation. Control methods (MS, SIMS, RFA etc). Selective doping in 2D structures.

9. Passivation and metallization of surfaces. Thermal oxidation, deposition of dielectrics, deposition

of polycrystals, metallization.

10. Technolgy of elements, p-n junction. JFET, MOSFET, PV diode, LED, LASER

11. Technology of integrated circuits, litographic technologies (UV, X-ray, ion). Chemical and

dry etching. Carriers and packages of elements and circuits.

Poslední úprava: T_FUUK (23.04.2004)

Vstupní požadavky -

uzavřené Bc studium

Poslední úprava: FRANC/MFF.CUNI.CZ (12.05.2008)