T ίτλος του μαθήματος | Υλικά με εφαρμογές στη Μικροηλεκτρονική
Κωδικός αριθμός μαθήματος | MSE4 16
Τύπος του μαθήματος | Επιλογής
Επίπεδο του μαθήματος | Προπτυχιακό
Έτος σπουδών | Τρίτο, Τέταρτο
Εξάμηνο | ΄Έκτο, ΄Όγδοο
Πιστωτικές μονάδες ECTS | 5
Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων | Δ. Σκαρλάτος, Επίκουρος Καθηγητής Χρ. Κροντηράς, Καθηγητής Στ. Γεωργά, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια
Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος | Στόχος του μαθήματος είναι οι φοιτητές να κατανοήσουν (α) Την βασική διάκριση μεταξύ αγωγών, ημιαγωγών και μονωτών στη βάση της θεωρίας των ενεργειακών ζωνών των στερεών. (β) Τις βασικές φυσικές ιδιότητες και μεγέθη μετάλλων και ημιαγωγών και τους μηχανισμούς που διέπουν την αγωγιμότητά τους. (γ) Τις βασικές φυσικές ιδιότητες και μεγέθη ετεροεπαφών ημιαγωγών και ετεροεπαφών μετάλλων / μονωτών / ημιαγωγών και την λειτουργία βασικών διατάξεων που στηρίζονται σε αυτές. (δ) Τις φυσικές ιδιότητες και τις τεχνικές ανάπτυξης υλικών της τεχνολογίας MOS και τα στάδια κατασκευής των αντίστοιχων διατάξεων.
Δεξιότητες | Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες Ικανότητα να επιδεικνύει γνώση και κατανόηση των ουσιωδών εννοιών, και μεγεθών της φυσικής μετάλλων,μονωτών και ημιαγωγών,των ετεροεπαφών τους και των διατάξεων που στηρίζονται σε αυτές. Ικανότητα σχεδιασμού ενεργειακών διαγραμμάτων ετεροεπαφών και πραγματοποίησης γρήγορων υπολογισμών τάξεως μεγέθους που σχετίζονται με τη φυσική των υλικών και διατάξεων της τεχνολογίας Μ OS. Ικανότητα επίλυσης σύνθετων προβλημάτων, είτε καθαρά θεωρητικών είτε αναδυόμενων από πρακτικές εφαρμογές και απαιτήσεις της τεχνολογίας MOS. Δεξιότητες μελέτης που χρειάζονται για τη συνεχή επαγγελματική του ανάπτυξη
Προαπαιτήσεις | Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Οι φοιτητές πρέπει να έχουν καλή γνώση Σύγχρονης Φυσικής.
Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος | 1.Γενική Εισαγωγή (υπενθυμίσεις). Ενεργειακές καταστάσεις ηλεκτρονίων στα άτομα. Εισαγωγή στην θεωρία των ενεργειακών ζωνών στα στερεά και διάκριση σε Μέταλλα-Ημιαγωγούς-Μονωτές.Φαινομενολογική περιγραφή. Διαγράμματα E-x. Μοντέλο Kronig-Penney. Διαγράμματα Ε-k.Η έννοια της ενεργού μάζας. 2.Μέταλλα. Ελεύθερα ηλεκτρόνια στα μέταλλα. Θερμιονική εκπομπή. Φαινόμενα επαφής μεταξύ μετάλλων. Αγωγιμότητα των μετάλλων. 3.Ημιαγωγοί Ι: Στατιστική των φορέων αγωγιμότητα ς. Ενδογενείς ημιαγωγοί. Εξωγενείς ημιαγωγοί. Στατιστική των φορέων αγωγιμότητας εκτός θερμοδυναμικής ισορροπίας. 4.Ημιαγωγοί ΙΙ: Αγωγιμότητα. Ρεύματα ολισθήσεως. Ρεύματα διαχύσεως. Συνύπαρξη ρευμάτων ολισθήσεως και διαχύσεως. Εξίσωση συνεχείας. 5.Το περιβάλλον ανάπτυξης υλικών Μικροηλεκτρονικής. Ο καθαρός χώρος (Clean room). 6.Ανομοιόμορφη νόθευση ημιαγωγών. Αυτοαναπτυσσόμενα δυναμικά και γενική θεωρία της διάχυσης προσμίξεων. 7. Η ιδανική επαφή Μετάλλου–Μονωτή-Ημιαγωγού. Φαινομενολογική περιγραφή και απλά μοντέλα. Χωρητικότητα ιδανικής επαφής MIS. 8. Ρεαλιστικές επαφές MOS. Επαφές μετάλλου/SiO2/Si με θερμικό SiO2 ως διηλεκτρικό-Αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά. Υλικά υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς. Επαφές MOS Γερμανίου.
Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη | 1) Δ.Σκαρλάτος, «Υλικά με Εφαρμογές στη Μικροηλεκτρονική (Φυσική και Τεχνολογία)», Πανεπιστημιακές Σημειώσεις, Πάτρα 2011. 2) S. M. Sze. "Semiconductor Devices : Physics and Technology", 2nd Ed., Wiley, (2002).
Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι | - Παραδόσεις στον πίνακα - Παρουσιάσεις με powerpoint - Καθοδηγούμενη μελέτη
Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης | (α) Εργασίες για το σπίτι με προβλήματα και ασκήσεις ανά εβδομάδα. (β) Τελική εξέταση σε όλη την ύλη. Ο τελικός βαθμός υπολογίζεται ως το άθροισμα: (Μέσος Βαθμός Εργασιών x 0.4) + (Βαθμός τελικής εξέτασης x 0.6)
Γλώσσα διδασκαλίας | Ελληνικά. M πορούν όμως να γίνουν οι παραδόσεις στην Αγγλική γλώσσα στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το πρόγραμμα.