Физико-технологические основы макро-, микро, и наноэлектроники, Барыбин А.А., Томилин В.И., Шаповалов В.И., 2011

Физико-технологические основы макро-, микро, и наноэлектроники, Барыбин А.А., Томилин В.И., Шаповалов В.И., 2011.

  Настоящая книга является существенно переработанным и дополненным вариантом ранее изданного учебного пособия), написанного по материалам курса лекций, читаемого двумя соавторами (А.А. Б. и В.И.Ш.) в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете (бывшем ЛЭТИ) для студентов факультета электроники. В книге также частично использованы материалы лекционного курса, читаемого третьим соавтором (В.И.Т.) в Сибирском федеральном университете (бывшем КГТУ) и изданного как учебное пособие).
Книга предназначена главным образом для студентов в качестве учебного пособия по физико-технологическим основам макроэлектроники, микроэлектроники и наноэлектроники. Она может оказаться полезной также и специалистам в этих областях, поскольку содержит некоторые вопросы, выходящие за рамки учебной дисциплины, которые могут быть опущены студентами (например, пп. 1.19-1.24, 2.20, 2.21, 4.14-4.17).




Диагностирование быстрыми электронами.
Метод растровой электронной микроскопии (РЭМ) основан на вторичной электронной эмиссии, порожденной взаимодействием быстрых электронов (с энергией более 10 кэВ) с поверхностью твердого тела. Регистрируются вторичные электроны с энергией не более 50 эВ, которые созданы в поверхностном слое толщиной 1-5 нм. Ток вторичных электронов зависит от угла падения первичных электронов на поверхность тела. Зондируя участок поверхности остросфокусированным пучком электронов и разворачивая его в растр, получают в каждой точке ток вторичных электронов. Этим сигналом модулируется яркость монитора, давая изображение поверхности в черно-белом контрасте. С помощью РЭМ наблюдают структуры с разрешением до 3 нм.

Метод дифракции быстрых электронов (ДБЭ) использует явление дифракции электронов с энергией 30-1000 эВ на атомах твердого тела. Метод применяется для исследования строения поверхностных слоев вещества и называется электронографией. По характеру получаемых электронограмм обычно изучают кристаллическую структуру материала.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
Введение.
Глава 1. Общие принципы термодинамического управления равновесными и неравновесными процессами.
1.1. Статистическое определение энтропии.
1.2. Свойства энтропии. Статистический смысл температуры.
1.3. Закон сохранения энергии в открытых системах.
1.4. Типы термодинамических процессов.
1.5. Тепловой эффект изохорных и изобарных процессов.
1.6. Тепловой эффект и энтропия необратимых процессов.
1.7. Второе начало термодинамики и производство энтропии.
1.8. Равновесие, устойчивость и эволюция замкнутых и закрытых систем.
1.9. Стационарность, устойчивость и эволюция открытых систем.
1.10. Термодинамические потенциалы и соотношения между ними.
1.11. Химический потенциал и парциальные молярные величины.
1.12. Термодинамические функции идеального газа.
1.13. Понятие о стандартном состоянии веществ и таблицах стандартных термодинамических величин.
1.14. Условия фазового и химического равновесия.
1.15. Правило фаз Гиббса.
1.16. Условия фазового и электрохимического равновесия в системах с заряженными частицами.
1.17. Флуктуационная устойчивость равновесного состояния.
1.18. Нарушение условий фазового и химического равновесия.
1.19. Формализм теории Онсагера.
1.20. Теорема Пригожина о минимуме производства энтропии.
1.21. Локальное квазиравновесие и локальные термодинамические соотношения.
1.22. Локальные уравнения баланса числа частиц, внутренней энергии и энтропии.
1.23. Плотность потока энтропии и локальное производство энтропии.
1.24. Локальная устойчивость неравновесного состояния и универсальный принцип эволюции.
1.25. Контрольные вопросы.
Глава 2. Управление фазовыми и химическими равновесиями в технологических задачах электроники.
2.1. Фазовые превращения в однокомпонентных системах.
2.2. Давление насыщенного пара чистого вещества.
2.3. Термодинамика образования твердых и жидких растворов.
2.4. Модели и термодинамические свойства растворов.
2.5. Давление насыщенных паров над растворами и смесями веществ в конденсированном состоянии.
2.6. Молекулярная и атомарная растворимость газов в конденсированных средах.
2.7. Равновесие жидкой и твердой фаз в однокомпонентных и бинарных системах.
2.8. Диаграмма плавкости бинарных систем без твердых растворов.
2.9. Диаграммы плавкости бинарных систем с неограниченным твердым раствором.
2.10. Диаграммы плавкости бинарных систем с ограниченными твердыми растворами.
2.11. Диаграммы плавкости бинарных систем с химическими соединениями в твердой фазе.
2.12. Закон действующих масс и константы химического равновесия.
2.13. Направление протекания химической реакции. Уравнение изотермы Вант-Гоффа.
2.14. Температурная зависимость констант химического равновесия. Уравнения изобары и изохоры Вант-Гоффа.
2.15. Управление химическими реакциями. Принцип Ле Шателье.
2.16. Газотранспортные химические реакции.
2.17. Ионное равновесие и термодинамические свойства растворов электролитов.
2.18. Термодинамика электрохимических процессов.
2.19. Электродные процессы в электрохимических системах.
2.20. Управление ионными процессами в водных растворах электролитов.
2.21. Анализ процессов в гальваническом и электролитическом режимах работы элемента.
2.22. Контрольные вопросы.
Глава 3. Управление структурными равновесиями и дефектообразованием в кристаллах.
3.1. Химические связи в твердых телах.
3.2. Классификация пространственных решеток кристаллов.
3.3. Пространственная упаковка и координация частиц в кристаллических структурах.
3.4. Классификация и свойства атомных дефектов кристаллической структуры.
3.5. Точечные дефекты и физические свойства кристаллов.
3.6. Квазихимический метод описания дефектов.
3.7. Электронно-дырочное равновесие в полупроводниках.
3.8. Растворимость примесей в полупроводниках с учетом ионизации примесных атомов.
3.9. Взаимодействие заряженных дефектов: компенсация и ассоциация.
3.10. Внутреннее равновесие собственных и примесных дефектов.
3.11. Управление собственными дефектами путем отжига кристаллов в парогазовой среде.
3.12. Распределение амфотерной примеси в кристаллической решетке полупроводников.
3.13. Контрольные вопросы.
Глава 4. Управление диффузионными и кинетическими процессами в технологических задачах электроники.
4.1. Механизм кинетики химических реакций. Уравнение Аррениуса.
4.2. Механизмы диффузии атомов в твердом теле.
4.3. Законы Фика. Начальные и граничные условия в задачах диффузии.
4.4. Диффузионные задачи на удаление вещества из твердого тела.
4.5. Принципы вакуумного обезгаживания материалов.
4.6. Роль диффузии в газопроницаемости вакуумных оболочек.
4.7. Диффузионные задачи на введение вещества в твердое тело.
4.8. Принципы диффузионного легирования полупроводников.
4.9. Диффузионная и химическая кинетика гетерогенных процессов.
4.10.Маскирующие свойства слоев двуокиси кремния.
4.11. Кинетика термического окисления кремния.
4.12. Кинетика химического травления полупроводников.
4.13. Принципы выращивания монокристаллических слоев методами эпитаксии.
4.14. Кинетика химического транспорта веществ в проточных системах.
4.15. Кинетика химического транспорта веществ в сэндвич-системах.
4.16. Кинетика химического транспорта веществ при реактивном распылении.
4.17. Кинетика процессов в электрохимических системах.
4.18. Контрольные вопросы.
Глава 5. Управление свойствами поверхности, межфазными взаимодействиями и формированием нанообъектов.
5.1. Квантовые особенности нанообъектов пониженной размерности.
5.2. Структурно-геометрические особенности и квазикристаллическое состояние нанокластеров.
5.3. Атомная структура, релаксация и реконструкция поверхностей.
5.4. Структурные дефекты реальных поверхностей.
5.5. Термодинамика поверхностных слоев и межфазных границ.
5.6. Поверхностно-активные вещества, термодинамические свойства и технологии. Пленки Ленгмюра–Блоджетт.
5.7. Основы золь-гель технологии наноструктурированных материалов.
5.8. Термодинамика искривленных поверхностей.
5.9. Адсорбционные явления на поверхности твердых тел.
5.10. Кинетика мономолекулярной адсорбции и двумерная конденсация.
5.11. Полимолекулярная адсорбция и капиллярная конденсация.
5.12. Роль адсорбции, растворения и диффузии в газопоглощении материалов.
5.13. Движущие силы и термодинамика гомогенного зародышеобразования.
5.14. Термодинамика и кинетика гетерогенного зародышеобразования.
5.15.Механизмы формирования и роста пленок на подложках.
5.16.Механизмы формирования герметичных соединений материалов.
5.17. Контрольные вопросы.
Приложение A. Термодинамические расчеты в технологических задачах электроники.
A.1. Состав газовой фазы и окисляемость металлов при термообработке оксидного катода.
A.2. Химическое осаждение арсенида галлия из газовой фазы в системе GaAs–H2O–H2.
Приложение Б. Справочный материал.
Б.1. Важнейшие физические константы.
Б.2. Некоторые внесистемные единицы.
Б.3. Основные обозначения.
Литература, рекомендуемая для углубленного изучения.
Предметный указатель.

Купить .





Теги: учебник по нанотехнологии :: нанотехнология :: Барыбин :: Томилин :: Шаповалов :: наноэлектроника