Фізика напівпровідників та діелектриків, частина 1
Спеціальність: Мікро- та наносистеми Інтернету речей
Код дисципліни: 6.153.03.O.026
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Напівпровідникова електроніка
Лектор: Малик Орест Петрович, д.ф.-м.н., професор
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Формування та розвиток компетентностей: Загальних: базові знання фундаментальних наук, в обсязі, необхідному для освоєння загально-професійних дисциплін; базові знання в галузі мікро- та наносистемної техніки, необхідні для освоєння професійно-орієнтованих дисциплін; уміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні рішення; здатність до аналізу та синтезу, до застосування знань на практиці; здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел; мати дослідницькі навички; . уміння працювати як індивідуально, так і в команді. Фахових: базові знання наукових понять, теорій і методів, необхідних для розуміння принципів роботи та функціонального призначення приладів та пристроїв мікро- та наносистемної техніки; базові знання основних нормативно-правових актів та довідкових матеріалів, чинних стандартів і технічних умов, інструкцій та інших нормативно-розпорядчих документів в галузі «Автоматизація та приладобудування»; здатність використовувати знання й уміння для розрахунку, дослідження, вибору, впровадження, ремонту, та проектування приладів та пристроїв мікро- та наносистемної техніки та їх складових; вміння розробляти методи оцінки якості матеріалів мікро- та наносистемної техніки, методи випробувань приладів та пристроїв, систем метрологічної повірки; уміння аргументувати вибір методів розв’язування спеціалізованих задач, критично оцінювати отримані результати та захищати прийняті рішення.
Результати навчання: Результати навчання відповідно до освітньої програми, методи навчання і викладання, методи оцінювання досягнення результатів навчання. У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання: знання і розуміння основних фізичних процесів та явищ в напівпровідниках, діелектриках, а також магнітних, оптичних матеріалах для пристроїв мікро- та нано системної техніки; знання та навики щодо проведення експериментів, збору даних та моделювання приладів та пристроїв мікро- та наносистемної техніки; вміння виконувати відповідні експериментальні дослідження та застосовувати дослідницькі навички за професійною тематикою; вміння оцінювати отримані результати та аргументовано захищати прийняті рішення. У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
– здатність продемонструвати знання і розуміння основних фізичних процесів та явищ в напівпровідниках, діелектриках, а також магнітних, оптичних матеріалах для пристроїв мікро- та нано-системної техніки;
– здатність продемонструвати знання основ професійно орієнтованих дисциплін спеціальнос-ті в області мікро- та наносистемної техніки, основ автоматизації, інформаційних технологій аналізу систем, ефективного енерговикористання;
– здатність продемонструвати знання та навики щодо проведення експериментів, збору даних та моделювання приладів та пристроїв мікро- та наносистемної техніки;
– здатність продемонструвати знання та розуміння методологій проектування, відповідних нормативних документів, чинних стандартів і технічних умов;
– уміння застосовувати знання і розуміння для ідентифікації, формулювання і вирішення тех-нічних задач спеціальності, використовуючи відомі методи;
– уміння застосовувати знання і розуміння для розв’язування задач синтезу та аналізу в приладах та пристроях мікро- та наносистемної техніки;
– уміння системно мислити та застосовувати творчі здібності до формування принципово нових ідей;
– уміння здійснювати пошук інформації в різних джерелах для розв’язання задач спеціальності;
– уміння ідентифікувати, класифікувати та описувати роботу систем і їх складових;
– уміння поєднувати теорію і практику, а також приймати рішення та виробляти стратегію діяльності для вирішення завдань мікро- та наносистемної техніки з урахуванням загально-людських цінностей, суспільних, державних та виробничих інтересів;
–уміння виконувати відповідні експериментальні дослідження та застосовувати дослідницькі навички за професійною тематикою;
– уміння оцінювати отримані результати та аргументовано захищати прийняті рішення;
– здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метоюпоглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни: вища математика ч.1,2,3; фізика ч.1,2,3; квантова механіка і статистична фізика, частина 1. Супутні і наступні навчальні дисципліни: квантова механіка і статистична фізика, частина 2; твердотільна електроніка, частина 1; твердотільна електроніка, частина 2.
Короткий зміст навчальної програми: В навчальній дисципліні розглядаються основні фізичні явища в напівпровідниках та діелектриках і закони, що їх описують, та які знаходять практичне застосування у приладах мікро- та насистемної техніки.
Опис: Електронна теорія провідності. Рівняння Шредінгера для кристалу. Адіабатичне наближення. Одноелектронне наближення. Періодичне поле кристалічної решітки. Оператор трансляції. Квазіімпульс. Ефективна маса електрона. Теорія квазівільного та квазізв’язаного електрона. Явище циклотронного резонансу. Локалізовані стани. Теорія домішкових станів. Поверхневі стани. Зонна структура кремнію та германію, сполук AIIBVI та AIIІBV . Статистика електронів та дірок. Густина станів. Концентрація електронів та дірок. Рівняння нейтральності. Власний напівпровідник. Напівпровідник з однією домішкою. Напівпровідник з акцепторною та донорною домішкою. Вироджений напівпровідник. Кінетичне рівняння Больцмана. Час релаксації. Густина електричного струму та потоку енергії. Електропровідність напівпровідників. Гальваномагнітні ефекти. Ефект Холла в області домішкової провідності та в напівпровіднику з носіями заряду різного типу.
Методи та критерії оцінювання: Поточний та екзаменаційний контроль. Методи оцінювання знань: вибіркове усне опитування; виступи на семінарах, тести, колоквіум, оцінка активності, внесених пропозицій, оригінальних рішень, уточнень і виз-начень тощо, за оцінками виконання лабораторних робіт. Екзамен – письмове та усне опитування.
Критерії оцінювання результатів навчання: Методи та критерії оцінювання: - поточний контроль (письмові звіти з лабораторних робіт, контрольні роботи), 28 %; - екзамен (письмово-усна форма), 72%. На екзаменаційний контроль виносяться теоретичні питання та завдання, що потребують вміння застосувати отримані знання для визначення властивостей напівпровідників та діелектриків. Поточний контроль здійснюється методом контролю знань під час виконання та захисту лабораторних робіт, при розв’язуванні задач в аудиторії та за результатами контрольних робіт.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. І. М. Болеста. Фізика твердого тіла . Львівський національний ун-т ім. Івана Франка. – Л. : Видавничий центр ЛНУ ім. Івана Франка, 2003. - 479 с.
2. В.В. Бібик, Т.М. Гричановська, Л.В. Однодворець, Н.І. Шумакова. Фізика твердого тіла: за загальною редакцією проф. Проценка І.Ю. – Суми : Вид-во СумДУ, 2010. - 200 с.
3. J.M. Ziman. Principles of the theory of solids. Cambridge University Press. 1972. 471 P.
4. C.A. Wert, R.M. Thompson. Physics of solids. McGraw-Hill. New York- San Francisko-Toronto-London. 1964. 558 P.
5. J.S. Blackmore. Solid state Physics. Cambridge University Press. Cambridge–London–New York–New Rochelle– Melbourne– Sydney. 1988. 606 P.
6. C. Kittel. Introduction to Solid State Physics. 8-th edition. John Wiley & Sons, Inc. 2005. 700 P. http://metal.elte.hu/~groma/Anyagtudomany/kittel.pdf.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).