Вибрані розділи фізики і технології напівпровідників та діелектриків
Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 8.105.00.M.023
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: доктор фізико-математичних наук, професор Г.А. Ільчук
доктор технічних наук, професор С.І. Круковський
доктор технічних наук, професор А.С. Андрущак
доктор фізико-математичних наук, доцент О.П. Малик
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
• знати принципи дії технологічного обладнання;
• ознайомитись з властивостями основних і допоміжних матеріалів;
• виробити навички аналізу і розробки технологічних процесів і схем виготовлення напівпровідникових матеріалів;
• навчитись проводити необхідні експериментальні дослідження та відповідні розрахунки найважливіших параметрів кристалічних матеріалів.
Результати навчання: 1. Здатність продемонструвати поглиблені знання у вибраній області наукових досліджень.
2. Здатність продемонструвати розуміння впливу технічних рішень в суспільному, економічному і соціальному контексті.
3. Здійснювати пошук, аналізувати і критично оцінювати інформацію з різних джерел.
4. Застосовувати знання і розуміння для розв’язування задач синтезу та аналізу елементів та систем, характерних обраній області наукових досліджень.
5. Досліджувати і моделювати явища та процеси різної складності при вирішенні задач наноматеріалознавства.
6. Застосовувати системний підхід, інтегруючи знання з інших дисциплін та враховуючи нетехнічні аспекти, під час розв’язання теоретичних та прикладних задач обраної області наукових досліджень.
7. Поєднувати теорію і практику, а також приймати рішення та виробляти стратегію розв’язання науково-прикладних задач з урахуванням загальнолюдських цінностей, суспільних, державних та виробничих інтересів.
8. Ефективно працювати як індивідуально, так і у складі команди.
9. З використанням набутих дослідницьких навичок здатність самостійного успішного проведення експериментальних досліджень.
10. Оцінювати доцільність та можливість застосування нових методів і технологій в задачах синтезу наноматеріалів та розв’язанні задач прикладної фізики.
11. Здатність самостійно проводити наукові дослідження та приймати рішення.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
1. Технологія і фізика наноструктур електроніки і спінтроніки.
2. Новітні методи фізичних досліджень.
Супутні і наступні навчальні дисципліни
1. Моделювання фізичних процесів.
2. Фізика конденсованого стану і квантово-розмірних систем
Короткий зміст навчальної програми: За своєю логічною побудовою курс можна умовно розділити на чотири частини. В першій частині послідовно викладені фізико-хімічні основи формування квантово-розмірних структур напівпровідникових сполук методом МОС-гідридної епітаксії. Окремо висвітлено методика пошарового осадження напівпровідникових матеріалів, а також спосіб кристалізації напівпровідникових субмікронних шарів та нанорозмірних об’єктів методом рідин-но-фазної епітаксії. Представлено опис приладових структур, отриманих з використанням модуляції технологічних параметрів. В другій частині курсу представлено метод розрахунку рівноважного складу парової фази та ма-соперенесення в газофазних системах при вирощуванні сполук AIIBVI. Окремо висвітлено питання умов росту кристалів сполук AIIBVI за складом парової фази та швидкістю масоперенесення. Третя частина курсу присвячена вивченню індукованих (електро-, п'єзо- та акусто-) оптичних ефектів та їх просторової анізотропії в кристалічних матеріалах. Розглянуто експериментальні установки та відповідні методики дослідження цих ефектів. Висвітлено питання поширення та вимірювання швидкостей акустичних хвиль в анізотропних середовищах на основі розв’язку рівняння Крістоффеля. В четвертій частині курсу розглядаються кінетичні властивості кристалів AIIBVI та AIІIBV. Представлено метод точного розв’язку кінетичного рівняння Больцмана для напівпровідника з ізотропним законом дисперсії носіїв заряду. Висвітлено сучасні моделі розсіяння носіїв заряду на близькодіючому потенціалі кристалічних дефектів різної природи, а також проведено їх порівняння з існуючими далекодіючими моделями розсіяння в наближенні часу релаксації.
Опис: За своєю логічною побудовою курс можна умовно розділити на чотири частини. В першій частині послідовно викладені фізико-хімічні основи формування квантово-розмірних структур напівпровідникових сполук методом МОС-гідридної епітаксії. Окремо висвітлено методика пошарового осадження напівпровідникових матеріалів, а також спосіб кристалізації напівпровідникових субмікронних шарів та нанорозмірних об’єктів методом рідинно-фазної епітаксії. Представлено опис приладових структур, отриманих з використанням модуляції технологічних параметрів. В другій частині курсу представлено метод розрахунку рівноважного складу парової фази та масоперенесення в газофазних системах при вирощуванні сполук AIIBVI. Окремо висвітлено питання умов росту кристалів сполук AIIBVI за складом парової фази та швидкістю масоперенесення. Третя частина курсу присвячена вивченню індукованих (електро-, п?єзо- та акусто-) оптичних ефектів та їх просторової анізотропії в кристалічних матеріалах. Розглянуто експериментальні установки та відповідні методики дослідження цих ефектів. Висвітлено питання поширення та вимірювання швидкостей акустичних хвиль в анізотропних середовищах на основі розвязку рівняння Крістоффеля. В четвертій частині курсу розглядаються кінетичні властивості кристалів AIIBVI та AIІIBV. Представлено метод точного розв’язку кінетичного рівняння Больцмана для напівпровідника з ізотропним законом дисперсії носіїв заряду. Висвітлено сучасні моделі розсіяння носіїв заряду на близькодіючому потенціалі кристалічних дефектів різної природи, а також проведено їх порівняння з існуючими далекодіючими моделями розсіяння в наближенні часу релаксації.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль (40%): усне опитування, презентації на семінарах, контрольні роботи, індивідуальні письмові роботи. - Письмовий тест (60%): іспит.
Критерії оцінювання результатів навчання: Порядок та критерії виставляння балів та оцінок:
Теоретичні питання мають на меті перевірку навичок студентів щодо розуміння теоретичного матеріалу. Відповідь по можливості має бути повною та аргументованою.
• Максимальну кількість балів (мкб) за питання отримує студент, що повністю висвітлив питання;
• 70-90 % від мкб – питання в цілому висвітлене, але є незначні неточності або інші недоліки;
• 50-70 % від мкб – відповідь на питання дано не в повному обсязі і/або є суттєві помилки;
• 30-50 % від мкб– зроблена спроба відповісти на питання, але зроблено грубі помилки і/або питання в цілому не висвітлене. Такої ж оцінки заслуговуватиме студент, якщо він робить неправильні висновки на основі логічних припущень, що містять правильні міркування;
• 10-30 % від мкб– зроблена невдала спроба відповісти на питання, лише окремі міркування і /або формули є вірними;
• 0 балів – жодна з записаних формул не має стосунку до даного питання, всі міркування є помилковими, або цілковито відсутні.
У підсумку виставляються оцінки за 100-бальною шкалою за наступним принципом:
Відмінно – 88 … 100 балів.
Добре – 71 … 87 балів.
Задовільно – 50 … 70 балів.
Незадовільно – 0 … 49 балів.
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. Таиров Ю. М., Цветков В. Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов: Учебник для вузов. 3-е изд., стер. — СПб.: Издательство «Лань», 2002.— 424 с.
2. Под ред. Л. Майсела, Р. Гленга. Нью-Йорк. 1970. Пер. с англ. Под ред. М.И. Елисона, Г.Г. Смолко, Технология тонких пленок Т.1. – М.: “Сов. радио”, 1977. – 664 с.
3. Под ред. Л. Майсела, Р. Гленга. Нью-Йорк. 1970. Пер. с англ. Под ред. М.И. Елисона, Г.Г. Смолко, Технология тонких пленок Т.2. – М.: “Сов. радио”, 1977. – 768 с.
4. Александров С. Е., Греков Ф. Ф. Технология полупроводниковых ма-териалов: Учебное пособие. 2'е изд., испр. — СПб.: Издательство «Лань», 2012. — 240 с.
5. Антоненко С.В. Технология тонких пленок: Учебное пособие. М.: МИФИ, 2008. – 104 с.
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).
Вибрані розділи фізики і технології напівпровідників та діелектриків
Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 8.105.00.M.022
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Напівпровідникова електроніка
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Вибрані розділи фізики і технології напівпровідників та діелектриків
Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 8.105.00.M.021
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Загальної фізики
Лектор: Григорій Архипович Ільчук, Анатолій Степанович Андрущак, Орест Петрович Малик, Семен Іванович Круковський
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: дисципліна за вибором
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання: …
• знати принципи дії технологічного обладнання;
• ознайомитись з властивостями основних і допоміжних матеріалів;
• виробити навички аналізу і розробки технологічних процесів і схем виготовлення напівпровідникових матеріалів;
• навчитись проводити необхідні експериментальні дослідження та відповідні розрахунки найважливіших параметрів кристалічних матеріалів;
У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
РН1 ЗН2. Здатність про-демонструвати поглиб-лені знання у вибраній області наукових дос-ліджень.
РН2 ЗН3. здатність продемонструвати розу-міння впливу технічних рішень в суспільному, економічному і соціаль-ному контексті.
РН3 УМ1. Здійснювати пошук, аналізувати і критично оцінювати інформацію з різних джерел;
РН4 УМ2. Застосовувати знання і розуміння для розв’язування задач синтезу та аналізу елементів та систем, характерних обраній області наукових досліджень;
РН5 УМ3. Досліджувати і моделювати явища та процеси різної складності при вирішенні задач прикладної фізики та у наноматеріалах.
РН6 УМ4. Застосовувати системний підхід, інтегруючи знання з інших дисциплін та враховуючи нетехнічні аспекти, під час розв’язання теоретичних та прикладних задач обраної області наукових досліджень;
РН7 УМ5. Поєднувати теорію і практику, а також приймати рішення та виробляти стратегію розв’язання науково-прикладних задач з урахуванням загально люд-ських цінностей, суспіль-них, державних та вироб-ничих інтересів;
РН8 УМ6. Ефективно працювати як індивіду-ально, так і у складі команди;
РН9 УМ7. Самостійно виконувати експери-ментальні дослідження та застосовувати дос-лідницькі навички.
РН10 УМ8. Оцінювати доцільність та можливість застосування нових методів і технологій в задачах синтезу нанома-теріалів та розв’язанні задач прикладної фізики.
РН11 АіВ1. Здатність самостійно проводити наукові дослідження та приймати рішення.
РН12 АіВ3. Здатність відповідально ставитись до виконуваної роботи та досягати поставленої мети з дотриманням вимог професійної етики.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни
- Технологія і фізика наноструктур електроніки і спінтроніки
- Новітні методи фізичних досліджень
Супутні і наступні навчальні дисципліни
- Моделювання фізичних процесів
- Фізика конденсованого стану і квантово-розмірних систем
Короткий зміст навчальної програми: За своєю логічною побудовою курс можна умовно розділити на чотири частини. В першій частині послідовно викладені фізико-хімічні основи формування квантово-розмірних структур напівпровідникових сполук методом МОС-гідридної епітаксії. Окремо висвітлено методика пошарового осадження напівпровідникових матеріалів, а також спосіб кристалізації напівпровідникових субмікронних шарів та нанорозмірних об’єктів методом рідинно-фазної епітаксії. Представлено опис приладових структур, отриманих з використанням модуляції технологічних параметрів. В другій частині курсу представлено метод розрахунку рівноважного складу парової фази та масоперенесення в газофазних системах при вирощуванні сполук AIIBVI. Окремо висвітлено питання умов росту кристалів сполук AIIBVI за складом парової фази та швидкістю масоперенесення. Третя частина курсу присвячена вивченню індукованих (електро-, п?єзо- та акусто-) оптичних ефектів та їх просторової анізотропії в кристалічних матеріалах. Розглянуто експериментальні установки та відповідні методики дослідження цих ефектів. Висвітлено питання поширення та вимірювання швидкостей акустичних хвиль в анізотропних середовищах на основі розвязку рівняння Крістоффеля. В четвертій частині курсу розглядаються кінетичні властивості кристалів AIIBVI та AIІIBV. Представлено метод точного розв’язку кінетичного рівняння Больцмана для напівпровідника з ізотропним законом дисперсії носіїв заряду. Висвітлено сучасні моделі розсіяння носіїв заряду на близькодіючому потенціалі кристалічних дефектів різної природи, а також проведено їх порівняння з існуючими далекодіючими моделями розсіяння в наближенні часу релаксації.
Опис: Фізико-хімічні основи формування квантово-розмірних структур А3В5 методом МОС-гідридної епітаксії.
Іонна імплантація
Кристалізація напівпровідникових субмікронних шарів та нанорозмірних об’єктів методом РФЕ.
Керування властивостями напівпровідникових шарів та структур шляхом застосування модуляції технологічних параметрів в процесі їх отримання. Приладові структури отримані з використанням модуляції технологічних параметрів.
Рівноважний склад парової фази в газофазних системах. Сполуки AIIBVI.
Масоперенесення в газофазних системах. Сполуки AIIBVI.
Індуковані оптичні ефекти в анізотропних матеріалах.
Експериментальні методи досліджень електро-, п?єзо- та акустооптичного ефектів в кристалах.
Поширення акустичних хвиль в анізотропних середовищах.
Моделювання та розробка технології виготовлення нанокристалічних матеріалів із заданою анізотропією.
Кінетичне рівняння Больцмана та методи його розв’язку.
Вибір моделі дефектної структури напівпровідника на основі експериментальних температурних залежностей його електрофізичних параметрів
Моделі розсіяння носіїв заряду на близькодіючому потенціалі кристалічних дефектів різної природи.
Розрахунок параметрів близькодіючих моделей розсіяння в напівпровідниках зі структурою сфалерит: підхід, що базується на перших принципах.
Методи та критерії оцінювання: Лекція: співбесіда, фронтальне опитування, вибіркове усне опитування, письмове опитування.
Лабораторне заняття: фронтальне опитування, комбіноване опитування, співбесіда.
Самостійна робота студентів: перевірка конспекту, перевірка відповідей на проблемні питання, опитування на занятті,
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль - 40
Лабораторні заняття - 15
Самостійна робота - 25
Екзаменаційний контроль - 60
Письмова компонента - 50
Усна компонента- 10
Разом за дисципліну - 100
Теоретичні питання мають на меті перевірку навичок студентів щодо розуміння теоретичного матеріалу. Відповідь по можливості має бути повною та аргументованою.
• Максимальну кількість балів (мкб) за питання отримує студент, що повністю висвітлив питання;
• 70-90 % від мкб – питання в цілому висвітлене, але є незначні неточності або інші недоліки;
• 50-70 % від мкб – відповідь на питання дано не в повному обсязі і/або є суттєві помилки;
• 30-50 % від мкб– зроблена спроба відповісти на питання, але зроблено грубі помилки і/або питання в цілому не висвітлене. Такої ж оцінки заслуговуватиме студент, якщо він робить неправильні висновки на основі логічних припущень, що містять правильні міркування;
• 10-30 % від мкб– зроблена невдала спроба відповісти на питання, лише окремі міркування і /або формули є вірними;
• 0 балів – жодна з записаних формул не має стосунку до даного питання, всі міркування є помилковими, або цілковито відсутні.
У підсумку виставляються оцінки за 100-бальною шкалою за наступним принципом:
Відмінно – 88 … 100 балів.
Добре – 71 … 87 балів.
Задовільно – 50 … 70 балів.
Незадовільно – 0 … 49 балів.
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. O. Madelung. Semiconductors:Data Handbook. 3rd edition. – Berlin: Springer-Verlag, 2004. – 691 p.
2. K. Seshan, D. Schepis. Handbook of Thin Film Deposition. – Elsevier Inc., 2018. – 448 p.
3. Оптико-електронні властивості тонких плівок халькогенідів кадмію: Монографія / Ільчук Г.А., Кашуба А.І., Петрусь Р.Ю., Семків І.В. – Львів: Видавництво “Левада”, 2020. – 170 c.
4. R. Krukovskyi, H. Ilchuk, S. Krukovskyi. Rare-earth elements in the technology of obtaining epitaxial layers based on III-V materials. – LAP LAMBERT Academic Publishing. – 2018. – 61 p.
5. Multifunctional materials for electronics based on cadmium chalcogenides thin films / H.A. Ilchuk, R.Y. Petrus, I.V. Semkiv and A.I. Kashuba – Lviv: Publishing house “Levada”, 2021. – 162 p.
6. Андрущак А.С., Бурий О.А., Андрущак Н.А., Дем’янишин Н.М. Просторова анізотропія індукованих оптичних ефектів у кристалічних матеріалах: монографія у 2-ох томах. Том 1. Аналітичний опис, геометричне представлення та методика експерименту. – Львів: Простір М, 2019. – 200 с.
7. Андрущак А.С., Бурий О.А., Андрущак Н.А., Дем’янишин Н.М. Просторова анізотропія індукованих оптичних ефектів у кристалічних матеріалах: монографія у 2-ох томах. Том 2: Електро-, п’єзо-, пружно- та акусто-оптичний ефекти в досліджених кристалах. – Львів: Простір М, 2021. – 329 с.
8. Д.М. Заячук. Нанотехнологї і наноструктури. Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2009.
9. І. М. Болеста. Фізика твердого тіла . Львівський національний ун-т ім. Івана Франка. – Л. : Видавничий центр ЛНУ ім. Івана Франка, 2003. - 479 с.
10. 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.
12. Ed. by R.K. Willardson and A.C. Beer. Semiconductors and semimetals. Academic Press. 1975. – 312 p.
13. O.P. Malyk, S.V. Syrotyuk. Journal of Electronic Materials. 2018. Volume 47. Issue 8. pp 4212–4218.
14. O. P. Malyk. Journal of Electronic Materials. 2020. V. 49. Issue 5. pp. 3080-3088.
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).