Set of Diploma Courses I: Physics of Semiconducting Materials Kierunek studiów: Fizyka
Kod programu: W4-S2FZA22.2022

Nazwa modułu: Set of Diploma Courses I: Physics of Semiconducting Materials
Kod modułu: W4-2F-22-16
Kod programu: W4-S2FZA22.2022
Semestr:
  • semestr letni 2024/2025
  • semestr letni 2023/2024
  • semestr letni 2022/2023
Język wykładowy: angielski
Forma zaliczenia: egzamin
Punkty ECTS: 4
Opis:
Krótkie wprowadzenie do struktury krystalicznej, elektronowej i dynamiki sieciowej najczęściej stosowanych półprzewodników i ich stopów. Przykład kilku ważnych struktur krystalograficznych dla półprzewodników: struktura diamentu i mieszanki cynku. Wiązania kowalencyjne w półprzewodnikach, charakter hybrydyzacji sp3 dla półprzewodnika grupy IV. Stan defektu elektronowego, termodynamika defektów punktowych (zaburzenie Schottky'ego i Frenkla), defekty rozciągłe. Stężenie nośników w funkcji temperatury; Rozkład Fermiego/rozkład Boltzmanna. Półprzewodniki samoistne i domieszkowane w równowadze. Rola donorów lub akceptorów przy niskim poziomie domieszkowania. Zanieczyszczenia kompensacyjne i amfoteryczne. Zmiana struktury pasmowej ze względu na wysoki poziom domieszkowania. Dyfuzja nośników: pierwsze prawo Ficka, relacja Einsteina-Smoluchowskiego. Zjawiska transportu elektrycznego dla półprzewodników samoistnych i domieszkowanych. Ruchliwość elektronów i dziur - ruchliwość Halla. Procesy generacji i rekombinacji. Zależność czasu życia generowanych nośników od procesów rozpraszania. Struktura heterogeniczna, kosmiczny model ładunku. Efekt band bending ze względu na istnienie stanu powierzchni. Model Schottky'ego styku metal-półprzewodnik i granicy faz metal-tlenek-półprzewodnik (rozwiązanie równaniem Poissona). Złącze „p-n”: przypadek idealny (rozwiązanie z wykorzystaniem równania Poissona). Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych idealnego złącza p-n dla prądu przewodzenia i wstecznego dla elektronów i dziur. Zastosowania półprzewodników w nanoelektronice: przykład zastosowania rozszerzonych defektów i materiałów zmiennofazowych do 1 TB pamięci RAM z przełączaniem rezystancyjnym; koncepcja opracowana w Forschungszentrum Juelich i Instytucie Fizyki Uniwersytetu Śląskiego. Cele kształcenia: Poznanie podstaw fizyki półprzewodników i różnych technicznych zastosowań materiałów półprzewodnikowych. Egzamin obowiązkowy
Wymagania wstępne:
Podstawowa wiedza z fizyki ciała stałego.
Literatura podstawowa:
(brak informacji)
Efekt modułowy Kody efektów kierunkowych do których odnosi się efekt modułowy [stopień realizacji: skala 1-5]
ma pogłębioną wiedzę z zakresu fizyki fazy skondensowanej [2F_16_1]
 KF_W04 [4/5]
zna formalizm matematyczny przydatny w konstruowaniu i analizie modeli fizycznych o średnim poziomie złożoności; rozumie konsekwencje stosowania metod przybliżonych [2F_16_2]
 KF_W06 [3/5]
potrafi użyć formalizmu matematycznego do budowy i analizy modeli fizycznych [2F_16_3]
 KF_U09 [3/5]
potrafi zastosować zdobytą wiedzę z fizyki do dyskusji problemów z pokrewnych dziedzin i dyscyplin naukowych [2F_16_4]
 KF_U14 [4/5]
posiada poszerzoną wiedzę z mechaniki kwantowej i fizyki statystycznej [2F_16_5]
 KF_W03 [3/5]
Typ Opis Kody efektów modułowych do których odnosi się sposób weryfikacji
egzamin pisemny lub ustny [2F_16_w_1]
Zakres materiału – wszystkie zagadnienia omawiane na wykładach; skala ocen 2-5
 2F_16_1 2F_16_2 2F_16_3 2F_16_4 2F_16_5
sprawozdanie [2F_16_w_2]
Przygotowanie raportu naukowego za pomocą instrukcji: Streszczenie lub Podsumowanie, Materiały i metody, Wyniki, Dyskusja, Piśmiennictwo, Podziękowania, Załączniki: skala ocen (2-5).
 2F_16_1 2F_16_2 2F_16_3 2F_16_4 2F_16_5
aktywność na zajęciach [2F_16_w_3]
Udział i zaangażowanie w dyskusji podczas rozmowy: skala ocen (2-5)
 2F_16_1 2F_16_2 2F_16_3 2F_16_4 2F_16_5
Rodzaj prowadzonych zajęć Praca własna studenta Sposoby weryfikacji
Typ Opis (z uwzględnieniem metod dydaktycznych) Liczba godzin Opis Liczba godzin
wykład [2F_16_fs_1]
Wykład z wybranych zagadnień z zakresu fizyki półprzewodników z wykorzystaniem pomocy audiowizualnych
 20
Literatura uzupełniająca: praca z podręcznikiem “The Physics of Semiconductors”, M.Grundmann, Springer 2006, ISBN-13 978-3-540-25370-9 (E-Book)
 40 egzamin pisemny lub ustny [2F_16_w_1]
konwersatorium [2F_16_fs_2]
Samodzielne przygotowanie wybranych tematów dotyczących aktualnych problemów fizyki półprzewodników nanourządzeń
 10
Krótka prezentacja i dyskusja koordynowana przez prowadzącego. Literatura uzupełniająca: “Nanoelectronics and Information Technology” ed.R.Waser, Wiley-VCH 2012, ISBN:978-3-527-40927-3
 20 aktywność na zajęciach [2F_16_w_3]
laboratorium [2F_16_fs_3]
tutorial-wprowadzenie do zagadnień związanych z materiałami półprzewodnikowymi, dostępne metody badawcze ich charakterystyki (asysta, nadzór, wsparcie techniczne)
 20
planowanie, przeprowadzanie eksperymentów w laboratorium UHV i analiza wyników wraz z opisem w raporcie w oparciu o wiedzę zdobytą na zajęciach laboratoryjnych, wykładach i konwersatoriach
 30 sprawozdanie [2F_16_w_2]
Załączniki
Opis modułu (PDF)
Informacje o sylabusach mogą ulec zmianie w trakcie trwania studiów.
Sylabusy (USOSweb)
Semestr Moduł Język wykładowy
(brak danych)