Física (plan 2002) 2023-2

Optativas, Temas Selectos de Física de Materiales II

Introducción a la Física de Semiconductores - Curso en Línea

Primera Reunión:

Lunes 30 de Enero 12 pm.

Enlace:

https://cuaieed-unam.zoom.us/j/81402824542?pwd=ZFlvTllYcXpvQ3ZnOEdNWkhJMTdKZz09

Clave de acceso: 027315

ID de reunión: 814 0282 4542

Contacto

Profesora: briseida@ciencias.unam.mx

Ayudante: jesusoswaldosorrosa@ciencias.unam.mx

Telegram

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¡Bienvenidos!

Somos la profesora Briseida Guadalupe Pérez Hernández y el ayudante Jesús Oswaldo Sorrosa Hernández.

Este curso tiene como objetivo introducir al alumno al estudio de los materiales semiconductores, que analice y comprenda la estructura atómica de los semiconductores, así como su naturaleza intrínseca-extrínseca. Aprenderá las técnicas de caracterización más usuales en el campo de los materiales y dispositivos semiconductores, las cuales se pueden enmarcar en técnicas de microscopias electrónicas, difracción de rayos X y espectroscopias electrónicas y de iones. Asimismo, se espera que este curso ayude al alumno a comprender mejor los conceptos expuestos en los cursos de Física clásica, Mecánica cuántica y Física del estado sólido.

El curso también pretende que el alumno desarrolle su habilidad para analizar y presentar resultados reales de materiales semiconductores mediante la realización de ejercicios prácticos obtenidos de mediciones, los cuales le permitirán medir parámetros y propiedades fundamentales de los semiconductores. Por lo que, al término del curso el alumno poseerá la capacidad de realizar una caracterización integral de un material semiconductor definiendo sus propiedades estructurales, morfológicas, ópticas y eléctrica.

Temario

1. Propiedades generales de los semiconductores
   1. Propiedades generales de los semiconductores
   2. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos
   3. Modelo de bandas de energía
   4. Propiedades generales del electrón en un campo periódico
   5. Métodos de preparación de semiconductores
   6. Aplicaciones de los semiconductores

2. Propiedades ópticas de los semiconductores
   1. Introducción
   2. Constantes ópticas y eléctricas de los semiconductores
   3. Reflectancia y transmitancia
   4. Absorción de la luz en semiconductores
   5. Espectros de absorción en semiconductores reales

3. Técnicas fundamentales para la caracterización de semiconductores
   1. Mediciones estructurales y morfológicas
      1. Microscopía de Fuerza atómica (AFM)
      2. Microscopía electrónica de transmisión (TEM)
      3. Microscopía electrónica de Barrido (SEM) y Análisis Químico por Espectroscopía por Dispersión de Energía (EDS)
      4. Difracción de rayos x
      5. Espectroscopía de Masas de Iones Secundarios (SIMS)
   2. Mediciones ópticas
      1. Fotoluminiscencia
      2. Fotorreflectancia
   3. Mediciones eléctricas
      1. Efecto Hall
      2. Mediciones I-V

Ejercicios de caracterización:

Ejercicio 1. Microscopía de Fuerza Atómica (AFM).

Ejercicio 2. Espectroscopía de Masas de Iones Secundarios (SIMS).

Ejercicio 3. Difracción de Rayos X.

Ejercicio 4. Fotoluminiscencia.

Ejercicio 5. Fotorreflectancia.

Ejercicio 6. Resistividad eléctrica y Efecto Hall.

Ejercicio 7. Mediciones I-V.

Bibliografía

• DONALD, A. Neamen, Todos Semiconductor Physics and Devices, Basic principles 3a edición New York Mc Graw–Hill, 2003.
• S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices

FOTOLUMINISCENCIA

• Optical characterization of semiconductors: infrared, Raman, and photoluminescence spectroscopy. Perkowitz, Sidney. London: Academic Press, 1993.

MICROSCOPÍA DE FUERZA ATÓMICA (AFM)

• Noncontact Atomic Force Microscopy. S. Morita, R. Wiesendanger, E. Meyer. Springer, 2002.

MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE BARRIDO Y ANÁLISIS QUÍMICO POR EDS

• Physical Principles of Electron Microscopy: An Introduction to TEM, SEM, and AEM. Egerton, Ray F. Boston, MA: Springer Science+Business Media, Inc., 2005.

SIMS

• Modern techniques of Surface Analysis. D.P. Woodruff, T.A. Delcha. Cambridge University Press, New York, 1986.

• Methods of surface analysis. A.W. Czanderna, Elsevier, 1975.

• Physical methods for materials characterization. P. E. J. Flewitt and R. K. Wild. Bristol; Philadelphia: Institute of Physics, 1994.

RESISTIVIDAD ELÉCTRICA Y EFECTO HALL

• L.J. van der Pauw. A method of measuring the specific resistivity and Hall Effect of discs of arbitrary shapes. Philips Tech. Rev. 20, (1958) 220-224.

• Semiconductor Material and Device. D.K. Schrode. Segunda edición, John Wiley & Sons, New York, 1998.

• Física de los Semiconductores. K.V. Shalímova, 1975.

MEDICIONES I-V

• Physics and technology of semiconducgor devices. A. S. Grove, Wiley & Sons., 1967.

• Physics of Semiconductor Devices. S. M. Zse, Kwonk K. 3rd edition, Wiley & Sons, 2007.

Evaluación

La forma en que se evalúa en este curso es el siguiente:

• Ejercicios y/o tareas 40%
• Examen Parcial 40%
• Presentación Tema 20%

Recursos didácticos

Utilizaremos diversos software. Por ejemplo, google classroom, Diamond, DigitalMicrograph y Origin.

Contacto

Profesora: briseida@ciencias.unam.mx

Ayudante: jesusoswaldosorrosa@ciencias.unam.mx