Faststofelektroniske komponenter og mikroteknologi indgår i en lang række produkter, der spænder fra transistoren i en computerchip, airbagsensorer i en bil til accelerometre og gyroskoper i en mobiltelefon.

Målet med kurset er at give dig en forståelse af, hvorledes disse moderne faststofelektroniske komponenter virker og hvordan de fremstilles. Når du har fulgt kurset vil du være i stand til at designe en simpel fremstillingsproces for en faststofelektronisk komponent (f.eks. en bipolær transistor, en airbag sensor eller et accelerometer i en mobiltelefon), og kunne beregne strøm-spændings karakteristikken for komponenten. Du vil være i stand til både at kunne foretage de nødvendige beregninger hertil analytisk og ved anvendelse computerbaserede design og simuleringsværktøjer. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Beskrive krystalstrukturen for silicium, forklare begreberne energibånd, Ferminiveau, huller og elektroner og bestemme koncentration af ladningsbærere som funktion af dotering og temperatur
• Forklare ambipolær transport (drift, diffusion, generation, rekombination)
• Beregne mobilitets/​diffusionskonstant, elektrisk strøm, resistivitet samt konduktans af en given leder både med analytiske metoder og vha. COMSOL
• Forklare hvorledes faststofelektroniske komponenter kan fremstilles
• Forklare virkemåden for en række faststofelektroniske komponenter (dioder, MOS struktur, MOSFET, bipolære transistorer samt piezoresistive og capacitive sensorer)
• Udlede og beregne strøm-spændingskarakteristik for dioder og transistorer
• Udregne tærskelspændinger, strømme og CV karakteristikker for MOS komponenter
• Beskrive anvendelser af piezoresistive og kapacitive sensorer
• Forklare den piezoresistive effekt baseret på en tensorbeskrivelse
• Udlede og beregne spændings-tryk/​accelerationskarakteristik for piezoresistive sensorer samt kapacitans-nedbøjnings karakteristikker for kapacitive komponenter
• Anvende finite element programmet COMSOL til at beregne mekanisk spænding i mikromekaniske strukturer
• Anvende "reverse engineering" til at finde ud af hvorledes faststofelektroniske komponenter er lavet

På kurset gennemgås indledende faststoffysik for halvledere i det omfang det er nødvendigt for at kunne forstå de komponenter der behandles i kurset. Dette omfatter:
· Krystalstruktur
· Elektroner og huller i rene og doterede halvlederkrystaller
· Energibånddiagrammer og energibåndgab
· Transportfænomener: drift og diffusion samt injektion og rekombination
· Piezoresistivitet

Virkemåden og fremstillingsprocessen for en række faststofelektroniske komponenter beskrives - dette omfatter:
· pn junction dioden
· Den bipolære transistor
· Metalhalvleder overgangen
· MOSFETen
· Piezoresistive komponenter (f.eks. tryk- og airbagsensorer)
· Capacitive sensorer (f.eks. accelerometre))

For at kunne designe forskellige komponenter arbejdes der også med en række computerbaserede værktøjer, der tillader simulering af komponentens virkemåde.
Kurset indeholder også en række laboratorieøvelser, hvor forskellige halvlederkomponenter karakteriseres.

Endvidere gennemgås indledende mikroteknologi (to lektioner) i det omfang det er nødvendigt for at kunne designe simple fremstillingsprocesser for halvlederkomponenter:
· Epitaksi
· Fotolitografiske processer
· Våd- og tørætsning
· Termisk oxidation
· Diffusion og ionimplantation
· Tyndfilm deponering
· LPCVD processer

Kurset afsluttes med et projekt hvor der arbejdes nærmere med en valgt komponent. Du vil foretage målinger på komponenten, skille den ad og finde ud af hvorledes den er fremstillet og virker - komponentens virkemåde beskrives og der udarbejdes en fremstillingsproces for komponenten. Hertil anvendes de computerbaserede designværktøjer der måtte være nødvendige. I kurset anvendes lærebogen:
Semiconductor Physics and Devices
Donald A. Neamen
4. udgave Studerende der har taget kurset 22600 (tidligere 33255) kender allerede til teknologierne der anvendes til fremstilling af halvlederkomponenter. Der arrangeres derfor en særlig lektion for disse studerende den undervisningsgang, hvor der arbejdes med pensum i fabrikationsteknologier. 04. december, 2020