МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
ПОСЛЕВУЗОВСКОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
(АСПИРАНТУРА)
УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе _____________ «___»________________2014 г. |
ПРОГРАММА
вступительных экзаменов
ПРОГРАММА
вступительных экзаменов
по направлению
03.06.01 – Физика и астрономия
по специальности (профилю)
01.04.10 – Физика полупроводников
Томск 2014
Программа составлена на основании паспорта научной специальности 01.04.10 Физика полупроводников с Программой-минимум кандидатского экзамена по специальности 01.04.10 Физика полупроводников, утвержденной Минобразования РФ приказом № 000 от 8 октября 2007 г.
В основу программы положены разделы вузовских дисциплин направления 210100 «Электроника и наноэлектроника»: «Физика конденсированного состояния», «Твердотельная электроника», «Физика полупроводников».
Общие положения
Программа вступительного экзамена по специальности 01.04.10 Физика полупроводников предназначена для поступающих в аспирантуру в качестве руководящего учебно-методического документа для целенаправленной подготовки к сдаче вступительного экзамена.
Программа включает содержание профилирующих учебных дисциплин, входящих в Основную образовательную программу высшего профессионального образования, по которой осуществляется подготовка студентов, в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта.
Поступающий в аспирантуру должен продемонстрировать высокий уровень практического и теоретического владения материалом вузовского курса «Физика полупроводников».
Данная программа представляет собой базовую часть вступительного экзамена по специальности. Дополнительная часть вступительного экзамена по специальности разрабатывается индивидуально для каждого поступающего с учетом будущей области его научных исследований и предполагаемой темы диссертационной работы.
От экзаменующихся требуется знание материала, предусмотренного в общей части и соответствующем специальном разделе, а также умение применять теоретический материал для решения типовых задач.
Для проведения экзамена приказом ректора (проректора по науке) создается экзаменационная комиссия, которая формируется из высококвалифицированных научно-педагогических и научных кадров, включая научных руководителей аспирантов. Комиссия правомочна принимать вступительный экзамен, если в ее заседании участвуют не менее двух специалистов по профилю принимаемого экзамена, в том числе один доктор наук. При приеме экзамена могут присутствовать члены соответствующего диссертационного совета организации, где принимается экзамен, ректор, проректор, декан, представители министерства или ведомства, которому подчинена организация.
Вступительный экзамен проводится по усмотрению экзаменационной комиссии по билетам или без билетов. Для подготовки ответа поступающий в аспирантуру использует экзаменационные листы, которые сохраняются после приема экзамена в течение года по месту сдачи экзамена.
На каждого поступающего заполняется протокол приема вступительного экзамена, в который вносятся вопросы билетов и вопросы, заданные членами комиссии.
Уровень знаний поступающего оценивается на «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно».
Протокол приема вступительного экзамена подписывается членами комиссии с указанием их ученой степени, ученого звания, занимаемой должности и специальности согласно номенклатуре специальностей научных работников.
Протоколы заседаний экзаменационных комиссий после утверждения ректором (проректором по научной работе) ТУСУРа хранятся в отделе аспирантуры и докторантуры.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
1. Физические свойства полупроводников.
Полупроводники и их роль в науке и технике. Общие свойства полупроводников. Элементарные сведения о зонной структуре, носителях тока (электронах и дырках), акцепторных, донорных и других типов примесей в полупроводниках и связанных с ними локальных уровней.
Кинетические свойства носителей тока в полупроводниках. Связь между энергией и импульсом (дисперсные соотношения), эффективная масса носителей тока, легкие и тяжелые электроны и дырки.
Статистика электронов и дырок в полупроводниках. Плотности состояний носителей тока. Распределения носителей тока по энергиям (распределение Максвелла, Больцмана, Ферми-Дирака). Эффективное число состояний носителей тока. Расчет уровня Ферми в полупроводниках, в том числе и в случае вырождения.
Электропроводность полупроводников. Дрейф и диффузия носителей тока. Связь между коэффициентом диффузии и подвижностью. Уравнения переноса носителей тока.
Методы определения удельного сопротивления полупроводников (4-х зонд, Ван-дер-Пау и др.) подвижности и концентрации носителей тока (Холл и др.), глубины залегания локальных уровней.
Статистика рекомбинаций носителей тока в полупроводниках. Типы рекомбинаций. Рекомбинационные центры. Расчет времени жизни носителей тока по модели Шокли-Рида. Методы определения времени жизни.
Термоэлектрические эффекты (Зеебека, Пельтье, Томсона). Расчет постоянной термоэлектродвижущей силы (ЭДС) а для полупроводников. Анализ работы Пельтье-охладителя. Расчет холодильного коэффициента. Тепловые насосы.
2. Элементы полупроводниковой электроники.
Физика барьера Шоттки (БШ). Зонная структура БШ. Вольтемкостная характеристики БШ и ее использование для определения распределения доноров (акцепторов) у поверхности вглубь полупроводников. ВАХ БШ. Анализ прямой и обратной ветви ВАХ.
Физика p-n-перехода. Распределение зарядов и поля в p-n-переходе. Высота барьера, расчет емкости p-n-перехода. ВАХ p-n-перехода. Анализ прямой и обратной ветви ВАХ. Плавные (линейные) p-n-переходы. P-n-переход как эмиттер электронов (дырок).
Лавинное умножение носителей тока в p-n-переходах. Расчет коэффициента умножения. ВАХ лавинно-пролетного диода. Неоднородности p-n-перехода и микроплазмы, связанные с рекомбинацией лавинно умноженных носителей тока.
Солнечные элементы (СЭ). Расчет коэффициента собирания носителей тока, световая и темновая ВАХ СЭ. Анализ ВАХ, расчет UХХ и IКЗ, а также коэффициента заполнения ВАХ.
Туннельные приборы. Анализ ВАХ прямосмещенного туннельного диода. Обращенный диод. Туннельные MOM и др. диоды.
Оптоэлектронные явления и приборы. Светодиоды и полупроводниковые лазеры. Фотодетекторы.
Эффект междолинного перехода электронов (Ганна) и приборы на этом эффекте.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
3.1. Основная литература
1. Агафонников полупроводниковых структур: учебное пособие. – Томск: ТУСУР, 2007. – 198 с. (41)
2. Твердотельная электроника: Учебное пособие для вузов / . – 2-е изд., доп. – М.: Техносфера, 2005. – 408 с. (89)
3. Троян . Учебное пособие. – Томск: ТУСУР, 2007. – 346 с. (50)
3.2. Дополнительная литература
1. Полупроводниковые приборы: учебное пособие / , . – 8-е изд., испр. – СПб.: Лань, 2006. – 480 с. (98)
2. , Осауленко твердого тела для инженеров: учебное пособие / ред.: . – М.: Техносфера, 2007. – 518 с. (1)
3 Основы наноэлектроники : учебное пособие для вузов / , , . - М. : Физматкнига, 2006 ; М. : Логос, 2006 ; М. : Университетская книга, 2006. - 496 с. (33)
4. Наноэлектроника [Текст] : учебное пособие / , ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Государственная корпорация "Российская корпорация нанотехнологий", Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. - Томск : ТУСУР, 2010. - 88 с. (15)
5. Щука . – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 800 с. (1)
3.3. Периодические издания
1. Электроника [Электронный ресурс]: реферативный журнал/ Всероссийский институт научной и технической информации (М.). – М.: ВИНИТИ, 1955. – Библиотека ТУСУР.
2. Известия ВУЗов: научно-технический журнал. Электроника/ Министерство образования Российской Федерации (М.), Московский государственный институт электронной техники. – М.: МИЭТ, 1996. – Библиотека ТУСУР.
3. Известия ВУЗов: научно-технический журнал. Материалы электронной техники/ Министерство образования Российской Федерации (М.). – М.: МИСиС, 1998. – Библиотека ТУСУР.
3.4. Перечень интернет-ресурсов
http://window. edu. ru/ – единое окно доступа к образовательным ресурсам
http://edu. tusur. ru/ – научно-образовательный портал ТУСУРа
