Прилади на основі МОН структур в мікро- і наноелектроніці
Спеціальність: Мікро- та наносистемна техніка
Код дисципліни: 8.176.00.M.031
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Напівпровідникова електроніка
Лектор:
доктор технічних наук, професор Лях-Кагуй Наталія Степанівна
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
інтегральної:
Здатність продукувати нові ідеї, розв’язувати комплексні проблеми професійної та/або дослідницько-інноваційної діяльності у сфері мікро- та наносистемної техніки, застосовувати методологію наукової та педагогічної діяльності, проводити власне наукове дослідження, результати якого мають наукову новизну, теоретичне та практичне значення.
загальних:
ЗК1. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
ЗК2. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
ЗК3. Здатність працювати в міжнародному контексті.
ЗК4. Здатність до планування та управління науковими проєктами.
спеціальних (фахових):
СК1. Здатність виконувати оригінальні дослідження, досягати наукових результатів, які створюють нові знання у сфері мікро- та наносистемній техніці та дотичних міждисциплінарних напрямах і можуть бути опубліковані у провідних наукових виданнях з електроніки та суміжних галузей.
СК2. Здатність розвивати теоретичні засади, створювати і застосовувати сучасні об’єкти і процеси мікро- та наносистемної техніки.
СК4. Здатність ініціювати, розробляти і реалізовувати комплексні інноваційні проєкти в сфері мікро- та наносистемної техніки та дотичні до неї міждисциплінарні проекти, лідерство під час їх реалізації.
Результати навчання: РН1. Мати передові концептуальні та методологічні знання з мікро- та наносистемної техніки і на межі предметних галузей, а також дослідницькі навички, достатні для проведення наукових і прикладних досліджень на рівні останніх світових досягнень з відповідного напряму, отримання нових знань, їх використання у власних дослідженнях та викладацькій практиці або професійній діяльності.
РН2. Вільно презентувати та обговорювати з фахівцями і нефахівцями результати досліджень, наукові та прикладні проблеми мікро- та наносистемної техніки державною та іноземною мовами, оприлюднювати результати досліджень у наукових публікаціях у провідних міжнародних наукових виданнях.
РН5. Планувати і виконувати експериментальні та/або теоретичні дослідження у сфері мікро- та наносистемної техніки, дотичних міждисциплінарних напрямів з використанням сучасних теорій, методів, спеціалізованого обладнання та оснащення, з дотриманням норм академічної і професійної етики, цифрових технологій, критично аналізувати результати власних досліджень і результати інших дослідників у контексті усього комплексу сучасних знань щодо досліджуваної проблеми.
РН6. Розробляти та досліджувати фізичні, математичні і комп’ютерні моделі процесів і систем, ефективно використовувати їх для отримання нових знань та/або створення інноваційних продуктів у мікро- і наносистемній техніці та дотичних міждисциплінарних напрямах, у науково-педагогічній діяльності.
РН8. Застосовувати сучасні інструменти і технології пошуку, оброблення та аналізу інформації, зокрема, статистичні методи аналізу даних великого обсягу та/або складної структури, спеціалізовані бази даних та інформаційні системи.
РН10. Визначати актуальні наукові та практичні проблеми у сфері мікро- і наносистемної техніки, глибоко розуміти загальні принципи та методи мікро- і наносистемної техніки, а також методологію наукових досліджень, застосувати їх у власних дослідженнях у сфері мікро- і наносистемної техніки та у викладацькій практиці.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
- Загально освітні та професійно-орієнтовані дисципліни
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
- Прилади твердотільної електроніки на основі нанорозмірних і квантових ефектів
- Мікросенсори і актюатори
- Мікро- та наноелектромеханічні системи
- Перетворювальні прилади на основі напівпровідникових та діелектричних матеріалів і гетероструктур
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна «Прилади на основі МОН-структур в мікро-та наносистемній техніці» складається з лекцій (15 год) та практичних занять (15 год). Лекційний курс охоплює п’ять розділів, в яких викладено фізичні процеси і явища, які визначають принцип дiї, властивості, характеристики i параметри напівпровідникових приладів на основі структур метал-окис-напівпровідник та головні засади їх застосування в мікро- та наносистемній техніці. Практичні заняття виконуються в лабораторії сенсорної електроніки НДЦ «Кристал» при кафедрі напівпровідникової електроніки. В кінці семестру аспіранти складають іспит.
Опис: 1. Різновидності МОН-транзисторних структур інтегральних схем. Особливості технології МОН-транзистора з подвійною дифузією. Напруга пробою та вторинний пробій МОН-транзистора з подвійною дифузію. Вплив температури на характеристики МОН-транзистора. Польові транзистори з резонансним тунелюванням. МОН-транзисторні структури. Масштабна мініатюризація МОН-транзисторів. Високоякісні МОН-структури (HMOS). Бар'єри Шотткi як стік i витік. Тонкоплiвковi МОН-транзистори. Багатофункціональні польові структури з резонансним тунелюванням. МОН-транзистори на основі структур "кремній-на-ізоляторі". Робочі характеристики i параметри. Особливості ВАХ i наявність "кiнк"-ефекту. Особливості проектування i технології КНІ МОН-транзисторів.
2. Прилади із зарядовим зв'язком. Загальні особливості приладів із зарядовим зв’язком. Структура і принцип дії приладів із зарядовим зв’язком. Параметри приладів із зарядовим зв’язком. Різновидності конструкції приладів із зарядовим зв’язком.
3. Потужні МОН-транзистори. Фізичні основи роботи потужного МОН-транзистора як підсилювача електричного сигналу за потужністю. Фізичні основи роботи потужного МОН-транзистора у ключовому режимі. Різновидності структур потужних МОН-транзисторів. Тривимірні структури потужних МОН-транзисторів. Область надійної роботи потужних МОН-транзисторів.
4. Електронні прилади на наноструктурах. Особливості електронних приладів на наноструктурах. Модуляційно-леговані польові транзистори. Транзистори з резонансним тунелюванням. Транзистори на гарячих електронах. Одноелектронні транзистори.
Методи та критерії оцінювання: Для діагностики засвоєння знань здобувачем освіти і досягнення програмних результатів навчання за дисципліною «Прилади на основі МОН структур в мікро- та наносистемній техніці» використовується два види контролю: поточний і підсумковий.
Поточний контроль здійснюється у формі оцінок за різні види аудиторної та самостійної роботи (до 30 балів максимально) активність при виконанні практичних робіт (участь у обговоренні питань, у дискусіях тощо), результати виконання практичних робіт (оформлення звітів). Підсумковий контроль здійснюється у формі екзамену у вигляді тестових завдань (до 50 балів максимально) та під час усного опитування (до 20 балів максимально).
Перед виставленням підсумкової семестрової оцінки на екзамені, яка оцінюється як за письмову компоненту у вигляді тестових завдань, так і за усну відповідь на запитання екзаменатора. Тести складаються із завдань трьох рівнів складності. Екзамен проводиться шляхом автоматизованого тестування засобами ВНС одночасно для усієї групи з однією спробою і оцінюється максимально 50 балів. Тести складаються із 15 завдань трьох рівнів складності: завдань на розпізнавання, розрізнення та класифікацію, правильна відповідь на які передбачає вибір альтернативних відповідей і відповіді з множини варіантів. Усна компонента відбувається при індивідуальному опитуванні та дозволяє додатково виявити глибину знань аспіранта, його здатність використовувати набуті знання, а також здібності до аналізу, синтезу та комунікації. Максимальна кількість балів, яку студент може отримати за усну відповідь становить 20 балів.
Робота в умовах дистанційного навчання може передбачатися згідно з Наказом Ректора у разі неможливості очного навчання в аудиторіях. При цьому, лекції та окремі види практичних занять можуть проводитися на платформі MS Teams, Zoom або Google Meet.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль:
- Практичні заняття (30 %)
Підсумковий контроль (екзамен):
- письмова компонента у вигляді тестових завдань (50 %)
- усне опитування (20 %)
Усна компонента підсумкового контролю полягає у відповідях студента на запитання екзаменатора і становить максимум до 20 балів. При усному опитуванні кількість балів за письмову відповідь не може бути зменшена. Під час усної компоненти здобувачі можуть пояснити свої відповіді з письмової компоненти, оцінка за які була знижена. У разі вірної відповіді на додаткові запитання оцінка може бути підвищена аж до максимальної за конкретне завдання тесту, однак максимально покращити оцінку письмової компоненти здобувач може під час усної компоненти не більше ніж на 10 балів. Відповіді на додаткові запитання екзаменатора можуть бути оцінені у 2 бали в межах максимального покращення оцінки до 20 балів (максимальної оцінки за усну компоненту). При неточних відповідях і помилках у поясненнях максимальна оцінка може бути знижена на 2–5 балів у залежності від їх характеру.
Під час навчання здобувач повинен продемонструвати активну навчальну діяльність протягом семестру і за результатами поточного контролю набрати не менше 26 балів.
Стобальна оцінка за володіння навчальною дисципліною переводиться в оцінку за національною шкалою згідно “Положення про рейтингове оцінювання досягнень студентів” (СВО ЛП 03.10) за також шкалою:
88…100 балів – “відмінно”;
71…87 балів – “добре”;
50…70 балів – “задовільно”;
26…49 балів – “не атестований/на;
00…25 балів – “не атестований – оцінка незадовільно.”
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: Навчально-методичне забезпечення:
1. Робоча програма навчальної дисципліни «Прилади на основі МОН-структур в мікро- і наноелектроніці».
2. Конспект лекцій з дисципліни «Прилади на основі МОН-структур в мікро- та наносистемній техніці».
3. Електронний навчально-методичний комплекс з дисципліни «Прилади на основі МОН-структур в мікро- та наносистемній техніці», розміщений у Віртуальному навчальному середовищі.
4. Комплект білетів для екзаменаційного контролю.
Рекомендована література:
1. А.О. Дружинін, Н.С. Лях-Кагуй, С.І. Нічкало. Практикум з твердотільної електроніки: навчальний посібник для студентів спеціальності 153 "Мікро- та наносистемна техніка" / Національний університет «Львівська політехніка». - Львів: Простір-М, 2021. – 231 с.
2. Стребежев В.М. Основи субмікронної та нанотехнології: навчальний посібник Ч.1 В.М. Стребежев, І.М. Юрійчук. – Чернівці: Чернівецький національний університет ім. Юрія Федьковича, 2021. – 120 с.
3. Мачулянський О.В. Технологічні основи електроніки. Лабораторний практикум: навчальний посібник для студентів спеціальності 153 Мікро- та наносистемна техніка. – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. – 124 с.
4. Зайцев Р.В. Технологічні основи електроніки : Ч.1 / Р.В. Зайцев, А.М. Дроздов, Л.В, Зайцева, Г.С., Хрипунов. – Харків: НТУ «ХПІ», 2021. – 64 с.
5. Майструк Е.В. Фізико-хімічні основи напівпровідникового матеріалознавства: навчальний посібник / Е.В. Майструк, І.П. Козярський, Д.П. Козярський , П.Д. Мар’янчук. – Чернівці: Чернівецький національний університет, 2020. -120 с.
6. Татарчук Д.Д., Діденко Ю.В. Мікропроцесори та мікроконтролери: Курс лекцій: навч. посіб. для студ. спеціальності 153 «Мікро- та наносистемна техніка», освітньої програми «Мікро- та наноелектроніка» / КПІ ім. Ігоря Сікорського; уклад.: Д.Д. Татарчук, Ю. В. Діденко. – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. – 238 с.
7. Литвиненко В.М., Вікулін І.М. Вплив властивостей поверхні на зворотні характеристики напівпровідникових приладів. Вісник Херсонського національного технічного університету, (1), 2018. – с. 46-56.
8. Дружинін А.О., Островський І.П., Ховерко Ю.М., Нічкало С.І. Прилади на основі МОН-структур в мікро- та наноелектроніці: конспект лекцій для магістрів та спеціалістів спеціальності 7.05080101 (8.05080101) “Мікро- і наноелектронні прилади та пристрої”. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2013. – 68 с.
9. Ніконова А.О., Небеснюк О.Ю. Фізика електронних процесів в напівпровідниках та наноструктурах: методичні рекомендації до самостійної роботи та практичних занять для здобувачів вищої освіти бакалавра спеціальності «Мікро- та наносистемна техніка» освітньо-професійної програми «Мікро- та наносистемна техніка»: ЗНУ, 2021. – 54с.
10. Побєдаш, К. К., & Святненко, В. А. (2017). Силові напівпровідникові прилади і перетворювачі електричної енергії. навч. посіб. - Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2017. 244с.
11. Кіріченко М.В., Зайцев Р.В., Мінакова К.О. ФІЗИКА НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ПРИЛАДІВ. Навчальний посібник. – Харків: НТУ «ХПІ», 2023. – 179 с.
12. Татарчук, Д. Д., & Коваль, В. М. (2019). Моделювання технологій напівпровідникових матеріалів, приладів та інтегральних мікросхем.
Інформаційні ресурси:
1. Навчально-методичний комплекс з курсу «Прилади на основі МОН-структур в мікро- та наносистемній техніці» у віртуальному навчальному середовищі Національного університету «Львівська політехніка» – Режим доступу: https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=18490
2. http://lib.onu.edu.ua - бібліотека ОНУ ім. І.І. Мечникова.
3. http://www.onu.edu.ua/ru/index.html - сайт ОНУ ім. І.І. Мечникова.
4. http://www.ognb.odessa.ua - бібліотека ім. М. Горького.
5. http://www.nbuv.gov.ua - бібліотека ім. В. Вернадського.
6. http://lib-gw.univ.kiev.ua - бібліотека ім. Максимовича КНУ ім. Т.Г. Шевченка.
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).