Образовательный блог – всё для учебы

Архив рубрики «Физика»

Ионной имплантацией называют процесс внедрения ускоренных в электромагнитном поле ионов в пластину полупроводника. Глубина проникновения легирующей примеси при этом зависит от типа бомбардирующих ионов, их энергии и кристаллической структуры мишени. Процесс внедрения ионов в мишень обычно приводит к образованию нарушений кристаллической структуры полупроводниковой пластины, которые затем частично устраняются во время отжига.
Прочитать остальную часть записи »

Уменьшение длины волны экспонирующего излучения до 200—300 нм (стандартная фотолитография обычно проводится в спектральном диапазоне 300—450 нм) позволяет формировать изображение элементов топологии с размерами порядка 0,5 мкм, что в 2-3 раза лучше фактического разрешения стандартной фотолитографии. Применение этого метода требует незначительной модернизации стандартного фотолитографического оборудования. Так, все стеклянные детали установок для пропускания ими УФ-излучения необходимо заменить на кварцевые или сапфировые. Для экспонирования применяются ксеноно-ртутные лампы промышленного изготовления, обладающие излучением в глубокой УФ-области. Преимущество метода определяется также возможностью использовать практически любой электронный резист.
Прочитать остальную часть записи »

Общие положения
Размеры элементов в фотолитографическом процессе принципиально ограничены длиной волны используемого излучения. Для дальнейшего уменьшения элементов ИС необходимо применение электронно-лучевой и рентгеновской литографии.

Применение электронно-лучевой литографии позволяет:
а) получать элементы рисунка с размерами менее или равными 0,01 мкм (для фотолитографии не менее 0,5 мкм);
Прочитать остальную часть записи »

Методы оптической литографии

На рис. 1 представлены основные методы оптической литографии.

Рис. 1. Методы фотолитографии: а — контактный; б—бесконтактный; в — проекционный

Шаблоны

Для производства ИС применяются шаблоны с высокой степенью интеграции (количеством дискретных элементов на одной кремниевой пластине). Рисунок шаблона обычно имеет сложную конфигурацию с размером элементов порядка нескольких микрон. Все это требует первоначально выдерживать топографический рисунок в увеличенном в 100—2000 раз размере. Изготовление фотошаблона с помощью увеличенного оригинала с последующим фотографическим уменьшением в несколько этапов и покрытием эмульсией не вызывает затруднений, но не позволяет переносить изображения элементов размером менее 5 мкм.
Прочитать остальную часть записи »

Литографией называется процесс переноса геометрического рисунка шаблона на поверхность кремниевой пластины. Шаблон обычно представляет собой плоскопараллельную стеклянную пластину с нанесенным на нее топологическим рисунком определенного уровня ИС. Применение этого метода позволяет формировать многие схемные элементы, например электроды затвора, металлические соединения, контактные окна, полупроводниковые резисторы, емкости, диоды, транзисторы, колебательные контуры и т.д. Для создания ИС необходимо последовательно перенести на кремниевую пластину топологический рисунок с каждого шаблона.
Прочитать остальную часть записи »

Как известно, изготовление транзисторов на основе арсенида галлия GaAs вследствие большой подвижности носителей заряда существенно повышает их рабочие частоты по сравнению с кремниевыми.

Высокая упругость паров мышьяка затрудняет использование метода диффузии из газовой фазы. Основную трудность проведения диффузии в арсениде галлия GaAs представляет склонность этих составов к нарушению стехиометрии. Процесс обычно проводится в избытке мышьяка в два этапа. На первой низкотемпературной стадии формируется тонкий (не более 0,1 мкм) примесный слой. Перед высокотемпературным отжигом на второй стадии пластина арсенида галлия покрывается слоем оксида кремния, который предотвращает нарушение стехиометрии материала. Для защиты слоев арсенида галлия GaAs в ряде случаев также применяется фосфоросиликатное стекло толщиной около 0,5 мкм.
Прочитать остальную часть записи »

Пленки поликристаллического кремния в технологии изготовления ИС используются главным образом для формирования затворов в самосовмещенных структурах и создания проводниковых соединений. Диффузия примесей в пленках поликремния описывается на основе модели движения атомов по границам зерен. Проникновение примесей при этом происходит в десятки раз быстрее чем в монокристаллическом материале,
Прочитать остальную часть записи »

Эксперименты по диффузии в ряде случаев обнаруживают приповерхностный эффект, связанный с образованием пленки оксидов на поверхности образца. В случае, когда потенциал Гиббса для процесса образования оксида основного вещества превышает по величине таковой для оксида примеси, она может свободно диффундировать в восстановленный образец. Противоположная (в смысле соотношения энергий образования) ситуация может привести к проникновению в образец оксида примеси как более устойчивого в связанном состоянии, но в конечном счете разрушающегося под влиянием тепловых флуктуации с последующей диффузией со своей характерной скоростью. При проведении эксперимента образование оксидов почти никогда не исключено, поскольку используемая обычно как предохранительное средство атмосфера водорода имеет очень ограниченную применимость.
Прочитать остальную часть записи »

Влияние температуры

Зависимость коэффициента диффузии от температуры может быть представлена в следующем виде:

D = D₀exp(-E_a/KT) (1)

где D₀— константа диффузии; Е_а — энергия активации (высота потенциального барьера, который должен преодолеть атом примеси при переходе из одного положения равновесий в решетке в другое); К, — постоянная Больцмана.
Прочитать остальную часть записи »

Возможные типы движения
Равномерное и прямолинейное движение из точки A в точку B отображается прямым отрезком в пространстве-времени. Как вы видели, любой отрезок характеризуется интервалом в пространственно-временном смысле. Квадрат интервала выражается формулой:

s² = t² – (x/c)² – (y/c)² – (z/c)²

Прочитать остальную часть записи »

Идея о том, что пространство и время взаимосвязаны, не нова. Наверняка читатель с ней знаком. Я же призываю читателя не искать связь между пространством и временем, а постараться понять, что это одно и тоже. В этой части вам не надо задумываться, где пространство, где время, где движение, а где покой. Постарайтесь просто принять пространство-время, как единое поле, имеющее некоторые экзотические свойства.
Прочитать остальную часть записи »

Скорость сейсмических волн – несколько километров в секунду, гораздо больше скорости распространения цунами. Хотя она тоже немаленькая. Формула Лагранжа С = gH, где Н – глубина, а g – ускорение свободного падения, неплохо описывающая скорость цунами, дает для Тихого океана со средней глубиной 4 км величину 700 км/ч. Времени для размышлений остается совсем немного, даже если источник находится очень далеко. Тем более что концентрация энергии в цунами убывает по минимальному закону – обратно пропорционально квадратному корню из расстояния. Полная же энергия этих волн почти не убывает. А она очень велика, так как цунами может вобрать в себя до десятой части энергии землетрясений.
Прочитать остальную часть записи »

Ячейки Марангони действительно могут быть получены при разумных концентрациях ПАВ (в данном случае в воду добавлен моноэтаноламин). Их размеры вполне макроскопические – около 1 см, а конвекция возникает в достаточно широком для нужд практики диапазоне параметров.
Прочитать остальную часть записи »

Волны в активных средах (автоволны) обладают многими замечательными свойствами, например не отражаются и не интерферируют. Их характеристики, в отличие, скажем, от гонимых ветром волн на воде, определяются только свойствами самой среды. Скорость автоволн в однородной среде постоянна. Поэтому, обходя какое-либо препятствие, волна начинает изгибаться, так как далекие от препятствия участки фронта волны проходят более длинный путь и отстают.
Прочитать остальную часть записи »

Главным объектом критики неокантианства стало учение И. Канта об объективно существующей, но непознавемой «вещи в себе». Неокантианство трактовало «вещь в себе» как «нредельное понятие опыта»; по мысли представителей данного направления, предмет познания конструируется нашими представлениями, а не наоборот.
Прочитать остальную часть записи »

Явление полной потери металлом электрического сопротивления при понижении температуры до определенного критического значения получило название сверхпроводимости.

Характерная для сверхпроводников зависимость их сопротивления от температуры. В настоящее время известно свыше 20 сверхпроводящих металлов и сплавов. Чистые химические элементы, переходящие в сверхпроводящее состояние, указаны в помещаемой здесь периодической системе элементов. Температура перехода соответствующего элемента в сверхпроводящее состояние приведена в клетке таблицы, занимаемой названием этого элемента.
Прочитать остальную часть записи »

Взаимное влияние электронов
Газ, состоящий из атомов углерода, представляет собой хаотическую систему. Атомы движутся во всех направлениях, а внешние электроны кружат вокруг ядер своих атомов. Когда газ углерод затвердевает, превращаясь в алмаз, полный хаос заменяется идеальным порядком. Атомы теперь колеблются относительно средних положений почти с такой же скоростью, как в газе, а четыре внешних электрона каждого атома ведут себя в целом по-другому. Вместо того чтобы вращаться вокруг одного ядра атома, как в газе, они теперь кружат вокруг всех ядер атомов по множеству идеально согласованных орбит.
Прочитать остальную часть записи »

По мере охлаждения твердого тела теплопроводность кристаллов сильно возрастает. Когда кристалл охлаждается, число волн, переносящих энергию колебательного движения, становится меньше, и можно было бы ожидать уменьшения теплопроводности. Существует, однако, другой эффект, который действует в противоположном направлении. Когда кристалл охлаждается и атомы колеблются слабее, многие волны, в виде которых распространяются колебания, затухают, но зато остальные распространяются на большее расстояние. Увеличение расстояния, проходимого волнами, более чем компенсирует уменьшение набора сохранившихся волн. Таким образом, теплопроводность кристаллов сильно возрастает при охлаждении. В конце концов при очень низких температурах (примерно 40° К) волны проходят через весь кристалл без рассеяния до его границ. Но при абсолютном нуле температуры теплопроводность некоторых кристаллов стремится к нулю, поскольку число волн, переносящих тепло, неуклонно убывает.
Прочитать остальную часть записи »

Скорость звуковых волн в кристалле очень велика, она составляет несколько километров в секунду. Энергия беспорядочных звуковых волн, то есть энергия колебательного движения атомов, – это тепло. Тем не менее, тепло, конечно, не распространяется со скоростью звука.
Прочитать остальную часть записи »

Энергия колебаний и теплота
Что заставляет атомы в кристалле колебаться? Каково происхождение волн, в виде которых распространяются колебания в кристалле? Эти колебания представляют собой частное проявление общего закона природы – закона вечного движения материи.
Прочитать остальную часть записи »

Можно показать, что колебания с частотами могут распространяться вдоль цепочки в виде волн. Они затухают, как затухали колебания с частотами выше критической в простой цепочке из легких атомов.

Массы обоих сортов атомов движутся: неподвижная точка – это некоторая точка пружинки между каждой парой атомов разных сортов. Колебания с частотами распространяются в кристалле в виде волн.
Прочитать остальную часть записи »

Нулевая скорость волны означает, однако, нечто большее, чем то, что волны «не знают», в каком направлении они движутся, из-за многократного отражения. Для волны, в виде которой распространяются колебания в кристалле, это значит также, что соседние атомы движутся всегда в противоположных направлениях. Очевидно, что в этом случае нет бегущей волны, распространяющейся по кристаллу, но каждый второй атом совершает одинаковые движения без всякого запаздывания. Все атомы колеблются одновременно (хотя два соседних атома движутся навстречу друг другу), и спрашивать, в каком направлении распространяется волна, бессмысленно.
Прочитать остальную часть записи »

Насколько упорядоченным является движение атомов в кристалле? Показан простейший случай, который дает возможность легко понять, как происходит упорядочение этого колебательного движения. Это воображаемый одномерный кристалл, состоящий из одного ряда атомов с массами т, связанных между собой пружинками с жесткостями s.
Прочитать остальную часть записи »

Существует простой способ оценить величину сил, заставляющих атомы колебаться. Если бы эти силы создавались крошечными пружинками, то достаточно было бы растянуть пружинки и измерить силу их натяжения. Несомненно, что нет способа прикрепить крючки к двум атомам Л и В, растянуть их в разные стороны и измерить силу, воздействующую на атомы и расстояние, на которое они разошлись. Но если прикрепить крючок к миллионам маленьких пружинок одновременно, то сила будет достаточно велика, чтобы ее можно было измерить.
Прочитать остальную часть записи »

Электроны и атомы: вечное движение
Электроны находятся в постоянном движении. Они непрестанно кружатся вокруг ионов в ионных кристаллах. В материалах со структурой, подобной алмазу, кажется, что электроны циркулируют вокруг каждого атома по очереди. Обходя все соответствующие атомы, электроны совершают высокоупорядоченное движение по орбитам, которые «зацепляются» подобно шестерням совершенной машины. В металлах непрекращающееся движение электронов представляется хаотическим, но на самом деле оно также является высокоупорядоченным; эта упорядоченность регулируется стремлением электронов отличаться друг от друга в своем поведении.
Прочитать остальную часть записи »

Алмаз – тоже изолирующий кристалл. Мы говорили ранее, что электроны в алмазах движутся по всему кристаллу и не связаны с каким-нибудь определенным атомом, как в других изоляторах. Могут ли эти электроны, перемещаясь по кристаллу, быть носителями электрического тока? Оказывается, не могут. Несомненно, движущиеся электроны представляют собой ток. Но каждая связь в алмазе содержит два электрона, которые одновременно приходят и уходят, двигаясь в противоположных направлениях. Таким образом, все токи полностью компенсируют, «гасят» друг друга. Если мы поместим алмаз в электрическое поле, которое стремится перемещать электроны вправо, как мы делали при рассмотрении поведения электронов в металле, то поле почти не будет оказывать влияния на электроны в алмазе. Электроны хотели бы двигаться вправо, как в металле, но ни один электрон в каждой связи не может переместиться вправо, если часть электронов не переместится влево.
Прочитать остальную часть записи »

Поведение электрона представляется весьма странным. На электрон действует постоянная сила, отклоняющая его вправо, и, тем не менее, электрону требуется столько же времени, чтобы продвинуться вправо, сколько и влево: его движение не направлено в какую-нибудь одну сторону. Казалось бы, при этом легко получить переменный ток от аккумуляторной батареи! Но это не таи! Мы рассмотрели идеальный случай. Он так же далек от действительности, как представление о механической машине, не имеющей потерь на трение. Поток электронов в кристалле тоже встречает своего рода трение в виде рассеяния электронов при столкновении с каким-либо препятствием на их пути.
Прочитать остальную часть записи »

Что происходит, если электрон первоначально обладает скоростью, немного превышающей критическую? Этот случай не отличается в принципе от предыдущего, но условие отражения электрона оказывается более сложным. Электрон с такой скоростью тоже будет колебаться взад и вперед.
Прочитать остальную часть записи »

Что получится, если стараться вводить в наш куб электроны с наименьшей возможной энергией, как мы делали в случае трубки?

Заметим, что уравнение сферы радиусом v с центром в начале координат пространства скоростей. Оно означает, что если провести в пространстве скоростей сферу радиусом v с центром в начале координат, то все точки внутри этой сферы будут соответствовать скоростям определенных электронов, кинетическая энергия которых меньше, а все точки за пределами сферы – электронам с энергией больше. Таким образом, сообщая каждому электрону свою особую скорость и наименьшую возможную энергию, природа будет использовать точки пространства скоростей, образующие сферу возрастающего радиуса. Если учесть все множество электронов в нашем кубе из металла с ребром 7 см, то концы стрелок, изображающих скорости, заполнят все точки пространства скоростей вплоть до поверхности некоторой очень большой сферы, но не за ее пределами.
Прочитать остальную часть записи »