Y-sektionens studienämnd är ansvariga för att informationen på guiden är aktuell. Om du hittar någonting som inte stämmer kan du mejla SNY.

Budgetår


Institution

IFM

Examinator

Fredrik Karlsson

Schemablock

Halvtermin

HT1: block 1

Huvudområden

Teknisk fysik
Fysik

Nivå

A

Tidsfördelning

6,0HP
Schemalagd tid: 54 timmar
Självstudietid: 106 timmar

Språk

Engelska

Länkar

Kurshemsida

SNY har ordet

Kursen syftar till att förmedla en grundläggande förståelse för fundamentala egenskaper som är karakteristika hos halvledare, samt hur dessa egenskaper kan utnyttjas för applikationer inom elektroniken. I kursen ges en teoretisk beskrivning av den elektroniska strukturen i en halvledare med och utan defekter. Kursen belyser också experimentella aspekter, t.ex. viktiga metoder för att framställa halvledarmaterial, samt hur dopning introduceras i materialet och påverkar dess egenskaper. Kursen syftar till att ge en förståelse för effekten av att reducera dimensionaliteten hos en halvledare, främst från 3-dimensionellt bulk-material till 2-dimensionella kvantbrunnar, men även 1-dimensionella kvanttrådar och 0-dimensionella kvantprickar behandlas. Sådana kvantstrukturer är viktiga komponenter inom många nano-baserade applikationer.

Innehåll

A. Halvledare
  • Metoder för tillväxt av halvledarstrukturer,
  • Kristallstrukturer,
  • Energiband - olika modeller,
  • Defekter i halvledare, Effektiv mass-modellen,
  • Fördelningsfunktioner för elektroner och hål,
  • Transportegenskaper, spridningsprocesser,
  • Optiska egenskaper, Absorption, Excitoner,
  • Rekombinationsprocesser.


B. Kvantstrukturer
  • Heterostrukturer,
  • Kvantbrunnar, supergitter: Tillståndstäthet, dopning, elektronisk struktur, karakterisering,
  • Kvant-Hall effekten, Stark effekt,
  • Moderna metoder för karakterisering av halvledare (optiska, elektriska, magnetiska etc),
  • Kvanttrådar och kvantpunkter.


C. Laborationer
  • Rekombination i halvledare, strålande processer, luminiscens,
  • Optisk karakterisering av halvledare med Fouriertransformteknik (Fononer, defekter).




Mål

Kursen syftar till att förmedla en grundläggande förståelse för fundamentala egenskaper och karakteristika hos halvledare, samt hur dessa egenskaper kan utnyttjas för applikationer inom elektroniken. I kursen ges också en beskrivning av de viktigaste metoderna för att framställa halvledarmaterial, samt hur dopning introduceras i materialet. Kursen syftar till att ge en förståelse för effekten av att reducera dimensionaliteten hos en halvledare; från 3-dimensionell bulk, via 2- och 1-dimensionella kvant-brunnar och -trådar, till 0-dimensionella kvantprickar.

Kunskap och förståelse
Efter genomgången kurs skall studenten

  • förstå och med egna ord beskriva optiska, elektriska och transportrelaterade egenskaper hos halvledare
  • kunna redogöra för kristallstrukturer, bandmodeller, olika typer av dopning samt dopningens effekt på olika egenskaper i halvledarmaterialet
  • förstå och med egna ord beskriva effekten av att dimensionaliteten reduceras hos en halvledare

Tillämpning och bedömning:
Efter genomgången kurs skall studenten kunna

  • beräkna parametrar som t ex laddningsbärarkoncentration, Fermi-energi, dopnings-nivå och –energier samt mobilitet från givna mätdata
  • demonstrera förmåga att självständigt välja och använda adekvata beräkningsmetoder för att bestämma dopningsenergier hos bulkhalvledare samt kvantiseringseffekter i kvantstrukturer
  • använda några vanliga elektriska och optiska karakteriseringsmetoder på halvledare

Förmåga till kommunikation:
Efter genomgången kurs skall studenten kunna

  • skriva en laborationsrapport med en analys av mätdata och värdering av felkällor
  • självständigt tillgodogöra sig väsentlig information, tolka resultat samt göra en analys av inhämtad information från vetenskapliga artiklar och kunna presentera detta muntligt eller skriftligt



Examinationsmoment

TEN1 - 4,0 HP
En skriftlig tentamen (U,3,4,5)
LAB1 - 2,0 HP
Laborationskurs (U,G)

Organisation

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, lektioner och laborationer. Lektionerna avser huvudsakligen problemlösning, men även i viss utsträckning demonstrationer av forsknings- och produktionsfaciliteter. Laborationerna behandlar moderna metoder för karakterisering av halvledarmaterial och halvledarstrukturer. Studiebesök vid någon halvledarrelaterad industri / forskningslab kan arrangeras.

Litteratur

M. Grundmann, The physics of Semiconductors

Rekommenderade förkunskaper

Kvantmekanik
TFFY54 - 6,0 HP - HT1 block 2
Materiefysik del 1
TFFY70 - 6,0 HP - HT2 block 2

Kommentarer

Logga in för att kunna läsa och skriva kommentarer.