Είναι μάθημα επιλογής κατάλληλο για φοιτητές του 3ου ή υψηλότερου εξαμήνου.Το μάθημα αποσκοπεί στη βασική γνωριμία των φοιτητών με την επιστημονική περιοχή εφαρμοσμένης φυσικής που βασίζεται στη φυσική στερεάς κατάστασης κι έχει σαν αντικείμενο τις ιδιότητες και τις μεθόδους ανάπτυξης-κατασκευής των ημιαγωγών και των ημιαγωγικών διατάξεων της μικρο/νανοηλεκτρονικής και οπτοηλεκτρονικής-φωτονικής.
Τετάρτη, 11:00-13:00, Αμφιθέατρο Β
Παρασκευή, 11:00-13:00, Αμφιθέατρο Β.
1. Εισαγωγή: γνωστές ημιαγωγικές διατάξεις, επίπεδα μελέτης στα «ηλεκτρονικά», είδη στερεών υλικών και ημιαγωγοί, οι τρείς κύριες οικογένειες ημιαγωγών, τετραεδρική κρυσταλλική δομή, τομείς εφαρμογών
2. Κρυσταλλική και ηλεκτρονική δομή ημιαγωγών: Η περίπτωση πυριτίου (Si), ομοιοπολικοί δεσμοί και σχηματισμός κρυστάλλου, ενεργειακές ζώνες και ενεργειακό χάσµα, οι φορείς ηλεκτρικού φορτίου ελεύθερα ηλεκτρόνια και οπές, οι προσμίξεις εμπλουτισμού δοτών και αποδεκτών, αγωγιμότητα τύπου-n και τύπου-p
3. Ενεργειακή κατανομή και συγκεντρώσεις φορέων: Κατανομή Fermi-Dirac, στάθμη Fermi, ενεργές πυκνότητες καταστάσεων, κατανομή και συγκεντρώσεις των φορέων σε κατάσταση ισορροπίας, εξάρτηση από την θερμοκρασία, καθορισμός συγκεντρώσεων φορέων από τις συγκεντρώσεις δοτών και αποδεκτών
4. Διεργασίες των φορέων και ηλεκτρικά πεδία στους ημιαγωγούς: Ρεύματα ολίσθησης, ευκινησία και ειδική αντίσταση, ρεύματα διάχυσης, γένεση-επανασύνδεση, απορρόφηση και εκπομπή φωτονίων, χωρική μεταβολή ενεργειών και δυναμικού σε ημιαγωγικές διατάξεις, διαγράμματα ενεργειακών ζωνών
5. Ανάπτυξη υλικού ημιαγωγών: Γενικά στοιχεία μεθόδων ανάπτυξης κρυστάλλων και επιταξιακής ανάπτυξης, μέθοδοι Czochralski για Si και GaAs, μέθοδος επιπλέουσας ζώνης για Si, επίταξη µε µοριακές δέσμες (ΜΒΕ), επίταξη αερίου φάσης με μεταλλοργανικές ενώσεις (MOVPE)
6. Κατασκευή διατάξεων και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων: διεργασίες κατασκευής, φωτολιθογραφία, σχηματισμός σχεδίων μετάλλων µε τις μεθόδους ανασηκώματος και χάραξης
7. Η επαφή pn: φυσική κατασκευή, ενεργειακό διάγραμμα, περιοχή απογύμνωσης και εσωτερικό δυναμικό, ανορθωτική συμπεριφορά ρεύματος (δίοδος), εκπομπή φωτονίων (LED, λέιζερ), μετατροπή φωτονίων σε ρεύμα (φωτοδίοδος, φωτοβολταϊκό)
8. Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET): Γενικά χαρακτηριστικά κατασκευής και λειτουργίας, MOSFET Si, MESFET GaAs, ταχύτητα και συχνότητα λειτουργίας
9. Πιθανή αναφορά σε άλλα θέματα ημιαγωγικών διατάξεων και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, ανάλογα με το ενδιαφέρον φοιτητών και ενδεχόμενες εργασίες τους
«Φυσική Ημιαγωγών», Γ. Π. Τριμπέρης, Liberal Books, 2013
«Αρχές Ηλεκτρονικών Υλικών και Διατάξεων», S. O. Kasap, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Παπασωτηρίου, 2004
«Οπτοηλεκτρονική», Jasprit Singh, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΤΖΙΟΛΑ, 2015
«Semiconductor Fundamentals», 2nd Edition, Modular Series on Solid State Devices, Volume I, R. F. Pierret, Addison Wesley, MA, 1988
«Solid State electronic Devices», B.G. Streetman and S. Banerjee, Prentice Hall
«Electronic Materials Science: For Integrated Circuits in Si and GaAs», J.W. Mayer & S. S. Lau, Macmillan, NY, 1988
Σηµειώσεις, Α. Γεωργακίλας
