Halvledarfysik, 6 hp (TFYY47)

Semiconductor Physics, 6 credits

Huvudområde

Teknisk fysik Fysik

Nivå

Avancerad nivå

Kurstyp

Programkurs

Examinator

Fredrik Karlsson

Studierektor eller motsvarande

Magnus Johansson

Tillgänglig för utbytesstudenter

Ja
Kursen ges för Termin Period Block Språk Ort VOF
6CYYY Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik (Material- och nanofysik) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYY Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik (Teori, modellering och visualisering) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYY Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6MFYS Fysik och nanovetenskap, masterprogram 3 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6MFYS Fysik och nanovetenskap, masterprogram (Experimentell fysik) 3 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6MMSN Materials Science and Nanotechnology, masterprogram 3 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Material- och nanofysik) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Teori, modellering och visualisering) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Material- och nanofysik) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Teori, modellering och visualisering) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Material- och nanofysik) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Teori, modellering och visualisering) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Material- och nanofysik) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Teori, modellering och visualisering) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Material- och nanofysik) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell (Teori, modellering och visualisering) 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
6CYYI Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell 9 (HT 2017) 1 1 Engelska Linköping v
VOF = Valbar / Obligatorisk / Frivillig

Huvudområde

Teknisk fysik, Fysik

Utbildningsnivå

Avancerad nivå

Fördjupningsnivå

A1X

Kursen ges för

  • Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik
  • Fysik och nanovetenskap, masterprogram
  • Materials Science and Nanotechnology, masterprogram
  • Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik - internationell

Förkunskapskrav

OBS! Tillträdeskrav för icke programstudenter omfattar vanligen också tillträdeskrav för programmet och ev. tröskelkrav för progression inom programmet, eller motsvarande.

Rekommenderade förkunskaper

Materiefysik, Kvantmekanik

Lärandemål

Kursen syftar till att förmedla en grundläggande förståelse för fundamentala egenskaper och karakteristika hos halvledare, samt hur dessa egenskaper kan utnyttjas för applikationer inom elektroniken. I kursen ges också en beskrivning av de viktigaste metoderna för att framställa halvledarmaterial, samt hur dopning introduceras i materialet. Kursen syftar till att ge en förståelse för effekten av att reducera dimensionaliteten hos en halvledare; från 3-dimensionell bulk, via 2- och 1-dimensionella kvant-brunnar och -trådar, till 0-dimensionella kvantprickar.

Kunskap och förståelse
Efter genomgången kurs skall studenten

  • förstå och med egna ord beskriva optiska, elektriska och transportrelaterade egenskaper hos halvledare
  • kunna redogöra för kristallstrukturer, bandmodeller, olika typer av dopning samt dopningens effekt på olika egenskaper i halvledarmaterialet
  • förstå och med egna ord beskriva effekten av att dimensionaliteten reduceras hos en halvledare

Tillämpning och bedömning:
Efter genomgången kurs skall studenten kunna

  • beräkna parametrar som t ex laddningsbärarkoncentration, Fermi-energi, dopnings-nivå och –energier samt mobilitet från givna mätdata
  • demonstrera förmåga att självständigt välja och använda adekvata beräkningsmetoder för att bestämma dopningsenergier hos bulkhalvledare samt kvantiseringseffekter i kvantstrukturer
  • använda några vanliga elektriska och optiska karakteriseringsmetoder på halvledare

Förmåga till kommunikation:
Efter genomgången kurs skall studenten kunna

  • skriva en laborationsrapport med en analys av mätdata och värdering av felkällor
  • självständigt tillgodogöra sig väsentlig information, tolka resultat samt göra en analys av inhämtad information från vetenskapliga artiklar och kunna presentera detta muntligt eller skriftligt

Kursinnehåll

A. Halvledare

  • Metoder för tillväxt av halvledarstrukturer,
  • Kristallstrukturer,
  • Energiband - olika modeller,
  • Defekter i halvledare, Effektiv mass-modellen,
  • Fördelningsfunktioner för elektroner och hål,
  • Transportegenskaper, spridningsprocesser,
  • Optiska egenskaper, Absorption, Excitoner,
  • Rekombinationsprocesser.


B. Kvantstrukturer
  • Heterostrukturer,
  • Kvantbrunnar, supergitter: Tillståndstäthet, dopning, elektronisk struktur, karakterisering,
  • Kvant-Hall effekten, Stark effekt,
  • Moderna metoder för karakterisering av halvledare (optiska, elektriska, magnetiska etc),
  • Kvanttrådar och kvantpunkter.


C. Laborationer
  • Rekombination i halvledare, strålande processer, luminiscens,
  • Optisk karakterisering av halvledare med Fouriertransformteknik (Fononer, defekter).

Undervisnings- och arbetsformer

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, lektioner och laborationer. Lektionerna avser huvudsakligen problemlösning, men även i viss utsträckning demonstrationer av forsknings- och produktionsfaciliteter. Laborationerna behandlar moderna metoder för karakterisering av halvledarmaterial och halvledarstrukturer. Studiebesök vid någon halvledarrelaterad industri / forskningslab kan arrangeras.

Examination

TEN1TentamenU, 3, 4, 54 hp
LAB1LaborationU, G2 hp

Betygsskala

Fyrgradig skala, LiU, U, 3, 4, 5

Övrig information

Kursen bedrivs på ett sådant sätt att både mäns och kvinnors erfarenhet och kunskaper synliggörs och utvecklas.

Planering och genomförande av kurs skall utgå från kursplanens formuleringar. Den kursvärdering som ingår i kursen skall därför genomföras med kursplanen som utgångspunkt. 

Institution

Institutionen för fysik, kemi och biologi

Studierektor eller motsvarande

Magnus Johansson

Examinator

Fredrik Karlsson

Undervisningstid

Preliminär schemalagd tid: 54 h
Rekommenderad självstudietid: 106 h

Kurslitteratur

Kompletterande litteratur

Böcker
M. Grundmann, The physics of Semiconductors

Kompletterande litteratur

Böcker

M. Grundmann, The physics of Semiconductors
TEN1 Tentamen U, 3, 4, 5 4 hp
LAB1 Laboration U, G 2 hp

Kursplan

För varje kurs finns en kursplan. I kursplanen anges kursens mål och innehåll samt de särskilda förkunskaper som erfordras för att den studerande skall kunna tillgodogöra sig undervisningen.

Schemaläggning

Schemaläggning av kurser görs efter, för kursen, beslutad blockindelning. För kurser med mindre än fem deltagare, och flertalet projektkurser läggs inget centralt schema.

Avbrott på kurs

Enligt rektors beslut om regler för registrering, avregistrering samt resultatrapportering (Dnr LiU-2015-01241) skall avbrott i studier registreras i Ladok. Alla studenter som inte deltar i kurs man registrerat sig på är alltså skyldiga att anmäla avbrottet så att kursregistreringen kan 
tas bort. Avanmälan från kurs görs via webbformulär, www.lith.liu.se/for-studenter/kurskomplettering?l=sv. 

Inställd kurs

Kurser med få deltagare ( < 10) kan ställas in eller organiseras på annat sätt än vad som är angivet i kursplanen. Om kurs skall ställas in eller avvikelse från kursplanen skall ske prövas och beslutas detta av programnämnden. 

Föreskrifter rörande examination och examinator 

Se särskilt beslut i regelsamlingen: http://styrdokument.liu.se/Regelsamling/VisaBeslut/622678 

Examination

Tentamen

Skriftlig och muntlig tentamen ges minst tre gånger årligen; en gång omedelbart efter kursens slut, en gång i augustiperioden samt vanligtvis i en av omtentamensperioderna. Annan placering beslutas av programnämnden.

Principer för tentamensschemat för kurser som följer läsperioderna:

  • kurser som ges Vt1 förstagångstenteras i mars och omtenteras i juni och i augusti
  • kurser som ges Vt2 förstagångstenteras i maj och omtenteras i augusti och i oktober
  • kurser som ges Ht1 förstagångstenteras i oktober och omtenteras i januari och augusti
  • kurser som ges Ht2 förstagångstenteras i januari och omtenteras i påsk och i augusti 

Tentamensschemat utgår från blockindelningen men avvikelser kan förekomma främst för kurser som samläses/samtenteras av flera program.

  • För kurser som av programnämnden beslutats vara vartannatårskurser ges tentamina 3 gånger endast under det år kursen ges.
  • För kurser som flyttas eller ställs in så att de ej ges under något eller några år ges tentamina 3 gånger under det närmast följande året med tentamenstillfällen motsvarande dem som gällde före flyttningen av kursen.
  • Har undervisningen upphört i en kurs ges under det närmast följande året tre tentamina samtidigt som tentamen ges i eventuell ersättningskurs, alternativt i samband med andra omtentamina. Dessutom ges tentamen ytterligare en gång under det därpå följande året om inte programnämnden föreskriver annat.
  • Om en kurs ges i flera perioder under året (för program eller vid skilda tillfällen för olika program) beslutar programnämnden/programnämnderna gemensamt om placeringen av och antalet omtentamina. 

Anmälan till tentamen

För deltagande i tentamina krävs att den studerande gjort förhandsanmälan i Studentportalen under anmälningsperioden, dvs tidigast 30 dagar och senast 10 dagar före tentamensdagen. Anvisad sal meddelas fyra dagar före tentamensdagen via e-post. Studerande, som inte förhandsanmält sitt deltagande riskerar att avvisas om plats inte finns inom ramen för tillgängliga skrivningsplatser.

Teckenförklaring till tentaanmälningssystemet:
  ** markerar att tentan ges för näst sista gången
  * markerar att tentan ges för sista gången 

Ordningsföreskrifter för studerande vid tentamensskrivningar

Se särskilt beslut i regelsamlingen: http://styrdokument.liu.se/Regelsamling/VisaBeslut/622682

Plussning

Vid Tekniska högskolan vid LiU har studerande rätt att genomgå förnyat prov för högre betyg på skriftliga tentamina samt datortentamina, dvs samtliga provmoment med kod TEN och DAT. På övriga examinationsmoment ges inte möjlighet till plussning, om inget annat anges i kursplan.

Andra examinationsformer

För regler för omprov vid andra examinationsformer än skriftliga tentamina hänvisas till LiU-föreskrifterna för examination och examinator, http://styrdokument.liu.se/Regelsamling/VisaBeslut/622678. 

Försök till vilseledande

Vid grundad misstanke om att en student försökt vilseleda vid examination eller när en studieprestation ska bedömas ska enligt Högskoleförordningens 10 kapitel examinator anmäla det vidare till universitetets disciplinnämnd. Möjliga konsekvenser för den studerande är en avstängning från studierna eller en varning. För mer information se www.liu.se/disciplinnamnden.

Betyg

Företrädesvis skall betygen underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4) och med beröm godkänd (5) användas. Kurser som styrs av tekniska fakultetsstyrelsen fastställt tentamensschema skall därvid särskilt beaktas.

  1. Kurser med skriftlig tentamen skall ge betygen (U, 3, 4, 5).
  2. Kurser med stor del tillämpningsinriktade moment såsom laborationer, projekt eller grupparbeten får ges betygen underkänd (U) eller godkänd (G).

Examinationsmoment

  1. Skriftlig tentamen (TEN) skall ge betyg (U, 3, 4, 5).
  2. Examensarbete samt självständigt arbete ger betyg underkänd (U) eller godkänd (G).
  3. Examinationsmoment som kan ge betygen underkänd (U) eller godkänd (G) är laboration (LAB), projekt (PRA), kontrollskrivning (KTR), muntlig tentamen (MUN), datortentamen (DAT), uppgift (UPG).
  4. Övriga examinationsmoment där examinationen uppfylls framför allt genom aktiv närvaro som annat (ANN), basgrupp (BAS) eller moment (MOM) ger betygen underkänd (U) eller godkänd (G).

Rapportering av den studerandes examinationsresultat sker på respektive institution.

Regler

Universitetet är en statlig myndighet vars verksamhet regleras av lagar och förordningar, exempelvis Högskolelagen och Högskoleförordningen. Förutom lagar och förordningar styrs verksamheten av ett antal styrdokument. I Linköpings universitets egna regelverk samlas gällande beslut av regelkaraktär som fattats av universitetsstyrelse, rektor samt fakultets- och områdesstyrelser. 

LiU:s regelsamling angående utbildning på grund- och avancerad nivå nås på http://styrdokument.liu.se/Regelsamling/Innehall/Utbildning_pa_grund-_och_avancerad_niva. 

Denna flik innehåller det material som är publikt i Lisam. Den information som publiceras här är inte juridiskt bindande, sådant material hittar du under övriga flikar på denna sida. Det finns inga filer att visa.

Sidansvarig: Infocenter, infocenter@liu.se