Optoelektronické materiály a technologie

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.

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.