М.: Академия, 2008. — 400 с.
Изложены основы квантовой механики, фрактальной геометрии и фрактальной физики, нелинейной динамики. Рассмотрены физические основы основных технологических процессов микро- и наноэлектроники: получение тонкопленочных структур, создание и перенос литографического изображения, методы модификации поверхностных и объемных структур, основы и методы контроля и метрологии.
Для студентов высших учебных заведений. Предисловие
От авторов
Введение Основные физические представления, лежащие в основе микро- и нанотехнолоrии
Переход от микротехнологии к нанотехнологии
Основные положения квантовой механики
Макромир, микромир, наномир, мир элементарных частиц
Основные понятия квантовой механики
Волновой дуализм де Бройля
Принцип неопределенности Гейзенберга
Принцип запрета Паули
Волновая функция
Уравнение Шредингера
Волновые функции свободных частиц
Квантование энергии Частица в потенциальном ящике
Туннельный эффект
Квантовое состояние и вырождение
Электронные состояния в твердых телах
Энергетические уровни атома
Подвижность электронов
Энергия Ферми
Эффективная масса электрона
Кристаллическое и аморфное состояния вещества
Понятие кристаллической решетки
Симметрия кристаллов
Решетки Браве
Индексы Миллера
Плотнейшие упаковки шаров
Аморфное состояние вещества
Энергетический спектр аморфных твердых тел
Аморфные полупроводники, диэлектрики и металлы
Модели аморфной структуры
Энергия связи в кристаллической решетке
Расчет энергии связи двух атомов
Межатомные связи в твердых телах
Валентная теория и метод молекулярных орбиталей
Зонная теория твердого тела
Молекулярная и ионная связи
Молекулярная связь и молекулярные решетки
Физические свойства молекулярных кристаллов
Ионная связь и ионные решетки
Расчет энергии связи ионной решетки
Свойства ионных кристаллов Соотношение ионных радиусов и структура кристалла
Ковалентная и металлическая связи
Ковалентная связь и ковалентные решетки
Свойства ковалентных кристаллов
Металлическая связь и металлические решетки
Свойства металлов
Квазичастицы
Фононы
Магноны
Экситоны
Поляроны
Фуллерены и соединения на основе углерода
Общие предстамения
Методы получения фуллеренов
Некоторые свойства фуллеренов
Фуллериты
Фуллериды
Перспективы применения фуллеренов
Проблема атомных радиусов Основные понятия фрактальной геометрии и фрактальной физики
Общие представления
Понятие фрактала
Аффинная геометрия
Математические фракталы Фрактальная размерность
Некоторые реальные фракталы
Перколяция
Понятие фрактального кластера
Свойства фрактальных кластеров
Понятие вязких пальцев
Реальные фракталы
Реальные фрактальные структуры
Модельные механизмы формирования фракталов
Методы определения фрактальной размерности реальных фракталов
Физические методы измерения фрактальной размерности
Фрактальный подход в микро- и нанотехнологии
Фрактальный анализ процесса кристаллизации
Механизм кластер-кластерной агрегатизации
Фрактальная эволюция поликристаллической структуры
Фрактальные структуры
Фрактоны и их свойства
Методы получения фрактальных структур в микро- и нанотехнологии
Концепция мультифрактала
Основные понятия нелинейной динамики
Открытые и динамические системы
Линейные и нелинейные системы
Понятие хаоса Точки бифуркации
Фазовое пространство Аттрактор Физические основы элементной базы полупроводниковой микроэлектроники
Энергетические диаграммы
Принцип действия р-п-перехода
Биполярный транзистор
Полевой транзистор
Принцип действия полевого транзистора с управляющим р- п- переходом
Устройство и принцип действия полевого транзистора с МДП-структурой
Приборы с зарядовой связью
Инверторы Физические основы технологий получения тонких пленок
Термическое вакуумное напыление
Ионное (катодное) распыление
Ионно-плазменное распыление
Эпитаксия из газовой фазы
Жидкостная эпитаксия
Молекулярно-лучевая эпитаксия
Применение ионных пучков для выращивания тонких аморфных пленок
Золь-гель-технологии и их применение для выращивания тонких пленок
Коллоидное состояние вещества Дисперсные системы
Физический и химический гель. Их получение
Мицеллярная теория строения коллоидных растворов
Физическая теория устойчивости коллоидных систем
Методы получения золей
Превращение золя в гель Физические основы литографических методов создания и переноса изображения
Общие понятия Резисты и их характеристики
Понятие литографии
Основные характеристики резистов
Фотолитография
Рентгеновская литография
Электронная литография
Общие понятия Проекционная литография
Сканирующая электронная литография
Проблема совмещения
Модель Каная
Аналитические модели Модель прямого рассеяния
Модель обратного рассеяния Сшивка моделей
Низковольтная электронная литография Эффект близости
Процессы энерговыделения в зоне пучка
Эффект близости в электронной литографии
Процессы травления в микротехнологии Физические основы методов модификации поверхностных и объемных структур
Диффузия в поверхностных структурах
Лазерное легирование
Ионное легирование или ионная имплантация
Схема ионного легирования
Физические процессы при ионном легировании
Теория ионного легирования
Линдхардта-Шарфа-Шиотта
Термический отжиг
Лазерный отжиг
Электронно-лучевой отжиг
Ионно-лучевое и лазерное перемешивание Физические основы методов контроля и метрологии в микро- и нанотехнологии
Просвечивающая электронная микроскопия
Растровая электронная микроскопия
Физические и технические основы работы растровых электронных микроскопов
Контраст в РЭМ и его разновидности
Магнитный контраст в РЭМ
Оже-спектроскопия
Рентгеноспектральный микроанализ
Рентгеноструктурный анализ
Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда
Ионный микроанализ и ионная масс-спектрометрия
Туннельная и атомно-силовая микроскопия
Автоионный микроскоп
Сканирующий туннельный микроскоп
Атомно-силовой микроскоп
Микроскопия ближнего поля
Физические основы эллипсометрии
Конфокальная микроскопия
Список литературы
Изложены основы квантовой механики, фрактальной геометрии и фрактальной физики, нелинейной динамики. Рассмотрены физические основы основных технологических процессов микро- и наноэлектроники: получение тонкопленочных структур, создание и перенос литографического изображения, методы модификации поверхностных и объемных структур, основы и методы контроля и метрологии.
Для студентов высших учебных заведений. Предисловие
От авторов
Введение Основные физические представления, лежащие в основе микро- и нанотехнолоrии
Переход от микротехнологии к нанотехнологии
Основные положения квантовой механики
Макромир, микромир, наномир, мир элементарных частиц
Основные понятия квантовой механики
Волновой дуализм де Бройля
Принцип неопределенности Гейзенберга
Принцип запрета Паули
Волновая функция
Уравнение Шредингера
Волновые функции свободных частиц
Квантование энергии Частица в потенциальном ящике
Туннельный эффект
Квантовое состояние и вырождение
Электронные состояния в твердых телах
Энергетические уровни атома
Подвижность электронов
Энергия Ферми
Эффективная масса электрона
Кристаллическое и аморфное состояния вещества
Понятие кристаллической решетки
Симметрия кристаллов
Решетки Браве
Индексы Миллера
Плотнейшие упаковки шаров
Аморфное состояние вещества
Энергетический спектр аморфных твердых тел
Аморфные полупроводники, диэлектрики и металлы
Модели аморфной структуры
Энергия связи в кристаллической решетке
Расчет энергии связи двух атомов
Межатомные связи в твердых телах
Валентная теория и метод молекулярных орбиталей
Зонная теория твердого тела
Молекулярная и ионная связи
Молекулярная связь и молекулярные решетки
Физические свойства молекулярных кристаллов
Ионная связь и ионные решетки
Расчет энергии связи ионной решетки
Свойства ионных кристаллов Соотношение ионных радиусов и структура кристалла
Ковалентная и металлическая связи
Ковалентная связь и ковалентные решетки
Свойства ковалентных кристаллов
Металлическая связь и металлические решетки
Свойства металлов
Квазичастицы
Фононы
Магноны
Экситоны
Поляроны
Фуллерены и соединения на основе углерода
Общие предстамения
Методы получения фуллеренов
Некоторые свойства фуллеренов
Фуллериты
Фуллериды
Перспективы применения фуллеренов
Проблема атомных радиусов Основные понятия фрактальной геометрии и фрактальной физики
Общие представления
Понятие фрактала
Аффинная геометрия
Математические фракталы Фрактальная размерность
Некоторые реальные фракталы
Перколяция
Понятие фрактального кластера
Свойства фрактальных кластеров
Понятие вязких пальцев
Реальные фракталы
Реальные фрактальные структуры
Модельные механизмы формирования фракталов
Методы определения фрактальной размерности реальных фракталов
Физические методы измерения фрактальной размерности
Фрактальный подход в микро- и нанотехнологии
Фрактальный анализ процесса кристаллизации
Механизм кластер-кластерной агрегатизации
Фрактальная эволюция поликристаллической структуры
Фрактальные структуры
Фрактоны и их свойства
Методы получения фрактальных структур в микро- и нанотехнологии
Концепция мультифрактала
Основные понятия нелинейной динамики
Открытые и динамические системы
Линейные и нелинейные системы
Понятие хаоса Точки бифуркации
Фазовое пространство Аттрактор Физические основы элементной базы полупроводниковой микроэлектроники
Энергетические диаграммы
Принцип действия р-п-перехода
Биполярный транзистор
Полевой транзистор
Принцип действия полевого транзистора с управляющим р- п- переходом
Устройство и принцип действия полевого транзистора с МДП-структурой
Приборы с зарядовой связью
Инверторы Физические основы технологий получения тонких пленок
Термическое вакуумное напыление
Ионное (катодное) распыление
Ионно-плазменное распыление
Эпитаксия из газовой фазы
Жидкостная эпитаксия
Молекулярно-лучевая эпитаксия
Применение ионных пучков для выращивания тонких аморфных пленок
Золь-гель-технологии и их применение для выращивания тонких пленок
Коллоидное состояние вещества Дисперсные системы
Физический и химический гель. Их получение
Мицеллярная теория строения коллоидных растворов
Физическая теория устойчивости коллоидных систем
Методы получения золей
Превращение золя в гель Физические основы литографических методов создания и переноса изображения
Общие понятия Резисты и их характеристики
Понятие литографии
Основные характеристики резистов
Фотолитография
Рентгеновская литография
Электронная литография
Общие понятия Проекционная литография
Сканирующая электронная литография
Проблема совмещения
Модель Каная
Аналитические модели Модель прямого рассеяния
Модель обратного рассеяния Сшивка моделей
Низковольтная электронная литография Эффект близости
Процессы энерговыделения в зоне пучка
Эффект близости в электронной литографии
Процессы травления в микротехнологии Физические основы методов модификации поверхностных и объемных структур
Диффузия в поверхностных структурах
Лазерное легирование
Ионное легирование или ионная имплантация
Схема ионного легирования
Физические процессы при ионном легировании
Теория ионного легирования
Линдхардта-Шарфа-Шиотта
Термический отжиг
Лазерный отжиг
Электронно-лучевой отжиг
Ионно-лучевое и лазерное перемешивание Физические основы методов контроля и метрологии в микро- и нанотехнологии
Просвечивающая электронная микроскопия
Растровая электронная микроскопия
Физические и технические основы работы растровых электронных микроскопов
Контраст в РЭМ и его разновидности
Магнитный контраст в РЭМ
Оже-спектроскопия
Рентгеноспектральный микроанализ
Рентгеноструктурный анализ
Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда
Ионный микроанализ и ионная масс-спектрометрия
Туннельная и атомно-силовая микроскопия
Автоионный микроскоп
Сканирующий туннельный микроскоп
Атомно-силовой микроскоп
Микроскопия ближнего поля
Физические основы эллипсометрии
Конфокальная микроскопия
Список литературы