Наноэлектронные системы на основе арсенида галлия

Описание курса

Дисциплина «Наноэлектронные системы на основе арсенида галлия» относится к вариативной части цикла профессиональных дисциплин. Примерным учебным планом и примерной программой дисциплины предусмотрены аудиторные лекционные занятия, лабораторный практикум, а также организация самостоятельной работы студентов. «Наноэлектронные системы на основе арсенида галлия» - дисциплина, изучающая методы создания и исследования полупроводниковых приборов и элементов интегральных микросхем на основе гетероструктур и элементов наноэлектроники на основе арсенида галлия. Эта дисциплина базируется на знаниях, полученных при изучении курсов "Высшая математика", "Физика полупроводниковых приборов", "Физические основы наноэлектроники". Цель дисциплины в рамках подготовки магистров - формирование научной основы для осознанного и целенаправленного использования полученных знаний при создании элементов, приборов и устройств микроэлектроники. Задачами дисциплины служат расширение научного кругозора и эрудиции студентов на базе изучения фундаментальных результатов физики гетероструктур и приборов наноэлектроники, получения навыков постановки физического эксперимента по изучению свойств полупроводниковых структур, освоение технологий микро - и наноэлектроники. В курсе рассматриваются вопросы создания и исследования наностру r тур на основе арсенида галлия. Изучаются фундаментальные результаты физики наноструктур и приборов наноэлектроники. Студенты получают навыков постановки физического эксперимента по изучению свойств полупроводниковых наноструктур и освоению технологии наноэлектроники. При изучении курса студенты знакомятся с основными свойствами приборов на основе эпитаксиальных структур и гетероструктур с нанометровыми толщинами на арсениде галлия, методами измерений характеристик приборов и ИС на их основе. В курсе также рассматривается одно из последних достижений современной гетероэпитаксиальной технологии является создание полупроводниковых квантово-размерных наноструктур, позволяющих использовать волновую природу носителей заряда, для получения принципиально новых классов приборов. Одни из них основаны на явлении резонансного туннелирования электронов через последовательно расположенные полупрозрачные потенциальные барьеры, разделенные квантовыми ямами (КЯ), что аналогично резонансному прохождению фотонов через систему полупрозрачных зеркал, образующих интерферометр Фабри-Перо. Резонансное туннелирование электрона приводит к резко немонотонной зависимости коэффициента пропускания от энергии частицы. Причем ширина резонансной линии зависит от параметров квантово-размерной наноструктуры и может быть меньше 1 мэВ. Эти обстоятельства и определяют области применимости туннельно-резонансных наноструктур, а именно в качестве элементов с отрицательной крутизной вольтамперной характеристики (ВАХ). Основной структурой, на которой проведено большинство экспериментов по резонансному туннелированию электронов является туннельно-резонансная наноструктура, у которой квантовая яма заключена между двумя полупрозрачными барьерами. В курсе изучаются сверхбыстродействующие цифровые интегральные схемы на основе эпитаксиальных наноструктур и гетероструктур представляют собой одно из наиболее перспективных направлений применения арсенид-галлиевой технологии. На сегодняшний день в логических схемах на основе полевых транзисторов с затвором Шоттки (ПТШ) достигнуто время задержки на переключение для одного логического элемента 15 пс при температуре 300 К. В результате изучения дисциплины «Наноэлектронные системы на основе арсенида галлия» студент должен знать: - основные свойства приборов на основе эпитаксиальных структур и гетероструктур; - методы измерений характеристик приборов и ИС на основе арсенида галлия; - закономерности и тенденции развития приборов наноэлектроники с квантовыми ямами. Студент должен уметь: - использовать полученные знания при разработке приборов наноэлектроники; - анализировать получены результаты при проведении экспериментальных работ; - использовать материалы данной дисциплины при проектировании интегральных схем.