Semiconductors the First Lecture

1. أشباه موصلاتالمحاضرة الأولى Semiconductorsthe First Lecture الثلاثاء 18/4/ 1435 ھ الاولى والثانية أ / سمر السلمي

2. Outline for today • توزيع الدرجات • توزيع المنهج • المراجع • الباب الاول: الخواص الأساسية للأشباه الموصلات: • فكرة تاريخية • تطبيقات أشباه الموصلات (النشاط) • الخصائص النوعية لأشباه الموصلات • عناصر ومركبات أشباه الموصلات • البنية وشبيكات أشباه الموصلات

3. توزيعالدرجات 5% 10% 15% 30% 40% --------------------100% • حضور والغياب : • المشاركة والنشاط : • الواجبات: (واجبين الى 3 واجبات) • الاختبار الدوري: (اختبارين) • الاختبار النهائي:

4. الساعات المكتبية • ليس محدد بعد • يمكن وضع أي اوراق او وجبات لك في صندوق البريد الخاص بيعند جناح هيئة اعضاء التدريس لقسم الفيزياء • سوف ارسل أي اعلان او اعتذار عن طريق البريد الالكتروني فالرجاء تحديث البريد الالكتروني لجميع الطالبات • موعد الاختبارات الدورية • الاختبار الدوري الاول : سوف يكون بعد الفصل الرابع تقريبا يوم (1/6 / 1435 هـ • الاختبار الدوري الثاني: سوف يكون بعد الفصل السابع تقريبا يوم 29/ 6/ 1435 هـ • اخر موعد لتسليم النشاط لجميع الطالبات • يوم 6/ 6 / 1435 هـ للنشاطات الفردية

5. توزيعالمنهج • الخواص الأساسية لأشباه الموصلات • مستويات الطاقة في الجوامد المتبلورة • الشوائب والخلل في البلورات • تركيزات الحوامل عند الاتزان الحراري • ظاهرة انتقال الالكترونات وتشتت الالكترونات والثقوب • انتشار الالكترونات والثقوب الموجية • التحام الالكترونات والثقوب • التأثيرات الحرارية في أشباه الموصلات • the elementary properties of semiconductor • energy levels in crystalline solid • impurities and imperfections in crystals • Carrier concentrations in thermal equilibrium • electron transport phenomena and scattering of electrons and holes • Diffusion of electrons and positive holes • recombination of electrons and holes • thermal effects in semiconductor

6. المراجع • Semiconductors by Smith • Physics of Semiconductor Devices by Sze • Introduction to Solid State Physics by Kittel ( ch 8 , ch 9) • اشباه الموصلات: د/ شريف خيري و د/ حسن حسين (الثلاثة ابواب الاول فقط) • (يوجد نسخة منه في مكتبة التصوير من الفصل السابق) • http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html • http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D9%8A%D9%88%D8%A8_%D8%A8%D9%84%D9%88%D8%B1%D9%8A%D8%A9

7. الخواص الأساسية لأشباه الموصلات The elementary properties of semiconductor • فكرة تاريخية : • بداية التطور الفعلي في دراسة أشباه الموصلات كان في النصف الثاني من القرن 19th • 1873 • W. Smith – discovery of photoconductivity in selenium. • اكتشاف الموصولات الضوئية . • 1947 • W. Shockley, J. Bardeen and W. Brattain fabricate the first transistor in the AT&T Bell Laboratories in an effort to improve hearing aids • اكتشاف الترانزستور (الذي عمل ثورة تطويريه في علم التكنولوجيا) • 1962 • The first semiconductor laser on GaAs basis at 77K at GE and at IBM • اكتشاف الليزر أشباه الموصلات

8. الخواص الأساسية لأشباه الموصلات The elementary properties of semiconductor • فكرة تاريخية : • the first transistorin 1947 Now

9. تطبيقات أشباه الموصلات: • Applications of Semiconductor • الليزر((laser • الترانزستور (transistors) • الخلايا الشمسية (solar cells) • الصمامات الثنائية (light emitting diodes (LED • وسائط التخزين الضوئية (optical-storage media) • وغيرها الكثير

10. تطبيقات أشباه الموصلات: • Applications of Semiconductors • في هذا الموضوع سوف يكون النشاط • سوف يكون قائمة (باسم الطالبة – مقابلها اسم التطبيق) سوف اضع مستند وورد في موقعي بالقائمة وبعدها سوف يكون هناك مقابلات فردية لكل طالبة في الساعات المكتبية عن موضوع النشاط (حضورك ومناقشتك لبحث معي له درجات ) • الرجاء البدء في النشاط من الان وليس قبل التسليم بأسبوع • اخر موعد لتسليم النشاط لجميع الطالبات • يوم 6/ 6 / 1435 هـ للنشاطات الفردية

11. الخصائص النوعية لأشباه الموصلات: • Qualitative Properties of Semiconductors • أشباه الموصلات تتميز عن المواد الاخر بعدة عوامل فيزيائية: • المقاوميةالكهربية (electric resistivity) : • توضيح: لدى العوازل (insulators) مقاومية كهربية عالية بينما المعادن (meterial) تكون جدا منخفضة ولكن أشباه الموصلات (semiconductors) تكون متوسطة وتعتمد بشكل كبير على الحرارة. • في المعدن المقاومية تزيد مع زيادة الحرارة على عكس شبه الموصل

12. الخصائص النوعية لأشباه الموصلات: • Qualitative Properties of Semiconductors • أشباه الموصلات تتميز عن المواد الاخر بعدة عوامل فيزيائية: • السلوك الغير اومية(non-ohmic behavior and rectifying effects) • تأثيرالكبيرللشوائب (large impurity effects) • حوامل الشحنات الموجبة والسالبة (both positive and negative charge carriers) • طاقة الكهروحراريةالعالية (high thermoelectric power) • الحساسية للضوء وتغير المقاومة (sensitivity to light – production of photovoltage and change in resistance) • جميع هذه عوامل تميز اشباه الموصلات عن غيرها وسوف نتطرق الى معرفتها في هذا الفصل الدراسي

13. عناصر ومركبات أشباه الموصلات : • Composition of Semiconductors • عناصر: من المجموعة الرابعة (IV)Si وGe • من المجموعة السادسة (VI)Se و Te • مركبات الثنائية : من المجموعة الثالثة والخامسة (III- V)GaAs • من المجموعة الثانية والسادسة (II-VI)ZnS • من المجموعة الرابعة والرابعة (IV-IV)SiC (وحيد) • من المجموعة الرابعة والسادسة (IV-VI)PbS (استثناء)

14. عناصر ومركبات أشباه الموصلات : • Composition of Semiconductors • سبائك (تتكون من نوعين مختلفين من بعض اشباه الموصلات) • ثنائية • ثلاثية مثل AlxGa1-xAs • رباعية • هناك جدول بهذه العناصر والمركبات • في كتاب اشباه الموصلات في صفحة 18

15. البنية وشببيكات أشباه الموصلات : • Structure and Lattices of Semiconductors • في مادة الجوامد ذكرنا أن ترتيب الذرات داخل الجوامد تصنف إلى : لابلوريAmorphous ومتعدد البلورة polycrystalline وبلوري Crystalline • عند تركيزنا على أشباه الموصلات البلورية يجب ذكرنا الى موضوع الخلية الوحدة the unit cell • ولقد ايضا تعرفنا على امثلة للخلايا وحدة بسيطة لثلاثية الابعاد والشبيكات مثل المكعب البسيط simple cubic و المكعب المتمركز الوجه face centered cubic (fcc)وغيرها ... • وفي هذه المادة سوف نركز فقط على شبيكات أشباه موصلات • شبيكة الالماس diamond (وهي مكعبة وفيها اربعة ذرات في الاركان (ثمن) وسته ذرات في مراكز الاوجه (نصف) واربعة ذرات بالداخل (كاملة) وهي عبارة عن شبيكتين مكعبتين متمركزي الوجه fcc في اتجاه (111)) وتتخذ عناصر المجموعة الرابعة

16. البنية وشببيكات أشباه الموصلات : • Structure and Lattices of Semiconductors • شبيكةزنكبلندZincblende (وهي شبيه بشبيكة الالماس الفرق في توزيع الذرات عنصر في fcc الاولى والعنصر الاخر في الاخرى المتدخلتين)واغلب المركبات الثنائية من III-V و IV-IV وبعض من مركبات من II-VI تتخذ هذا الشكل • شبيكةwurtzite structure (والتي تحتوي على أربعة شبكية سداسية hexagonal متدخلة اثنين من العنصر الاول والاثنين الاخر يحتوي العنصر الاخر) واغلب المركبات الثنائية من II-VI تتخذ هذا الشكل • بلورة rock salt structure (والتي تحتوي على شبيكتينfcc في اتجاه (100)) واغلب المركبات الثنائية من IV-VI تتخذ هذا الشكل diamond structure zinc blendestructure

17. البنية وشببيكات أشباه الموصلات : • Structure and Lattices of Semiconductors wurtzite structure rock salt structure

18. للاهمية • الرجاء احضار نسخة من جدولك للطالبات اللواتي لم يحضرهن اليوم

19. Next class review • النظرية الشريطيةاو نظرية الحزم في المواد الصلبة: • الكتلة الفعالة • Band theory in the solids • effective Mass واجب بسيط • تحديث البريد الالكتروني لك اذا كان ليس محدث (ادخلي على البريد الالكتروني • في صفحة ام القرى ومن ثم البوابة الاكاديمية ومن المعلومات الشخصية • ومنها غيري او عدلي بريدك الالكتروني)