Управління структурою і властивостями напівпровідникових матеріалів і приладів
Спеціальність: Мікро- та наносистемна техніка (освітньо-наукова програма)
Код дисципліни: 7.176.01.E.020
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Напівпровідникова електроніка
Лектор: доктор технічних наук, професор Лях-Кагуй Наталія Степанівна
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
інтегральної:
Здатність розв’язувати складні задачі та проблеми під час професійної діяльності у сфері мікро- та наносистемної техніки або у процесі навчання, що передбачає проведення досліджень та/або здійснення інновацій та характеризується комплексністю та невизначеністю умов і вимог.
загальних:
ЗК1. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу;
ЗК2. Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово;
ЗК4. Здатність проводити досліджень на відповідному рівні.
ЗК5. Здатність до пошуку, оброблення та критично аналізувати інформацію з різних джерел;
ЗК6. Здатність генерувати нові ідеї (креативність);
ЗК7. Навички міжособистісної взаємодії;
ЗК8. Здатність спілкуватися з представниками інших професійних груп різного рівня (з експертами з інших галузей знань/видів економічної діяльності).
фахових:
СК1. Здатність ефективно використовувати складне контрольно-вимірювальне, технологічне та дослідницьке обладнання, яке застосовується при дослідженнях та виробництві матеріалів, компонентів, приладів і пристроїв мікро- та наносистемної техніки.
СК2. Здатність здійснювати тестування та діагностику приладів та обладнання, а також оброблення і аналіз отриманих результатів.
СК3. Здатність аналізувати та синтезувати мікро- та наноелектронні системи різного призначення.
СК4. Здатність розробляти, обґрунтовано вибирати і використовувати сучасні методи обробки та аналізу сигналів в мікро- і наноелектронних приладах та системах.
СК5. Здатність аргументувати вибір методів розв’язання складних задач і проблем мікро- та наносистемної техніки, критично оцінювати отримані результати та аргументувати прийняті рішення.
СК8. Здатність планувати і виконувати теоретичні та експериментальні наукові дослідження у сфері мікро- та наносистемної техніки та з дотичних міждисциплінарних наукових напрямів.
СК9. Здатність використовувати професійні знання, практичні навички і системний підхід до дослідження і розроблення матеріалів, технологій та приладів і пристроїв на їхній основі для мікро- та наносистемної техніки.
Результати навчання: Р1. Формулювати і розв’язувати складні інженерні, виробничі та/або наукові задачі під час проектування, виготовлення і дослідження мікро- та наносистемної техніки, оцінки можливості доведення отриманих рішень до рівня конкурентоспроможних розробок, створення конкурентоспроможних розробок, втілення результатів у бізнес-проектах.
Р2. Визначати напрями, розробляти і реалізовувати проекти модернізації виробництва мікро- та наносистемної техніки з урахуванням технічних, економічних, правових, соціальних та екологічних аспектів.
Р3.Оптимізувати конструкції систем, пристроїв та компонентів мікро- та наносистемної техніки, а також технології їх виготовлення.
Р4. Застосовувати спеціалізовані концептуальні знання, що включають сучасні наукові здобутки, а також критичне осмислення сучасних проблем у сфері мікро- та наноелектроніки, для розв’язування складних задач професійної діяльності.
Р5.Вільно спілкуватися державною та іноземною мовами усно і письмово для обговорення професійних проблем і результатів діяльності у сфері мікро- та наноелектроніки,презентації результатів досліджень та інноваційних проектів.
Р6. Розробляти вироби та компоненти мікро- та наносистемної техніки, враховуючі вимоги до їх характеристик, технологічні та ресурсні обмеження; використовувати сучасні інструменти автоматизації проектування.
Р7. Розв’язувати задачі синтезу та аналізу приладів та пристроїв мікро- та наносистемної техніки.
Р8. Збирати необхідну інформацію,використовуючи науково-технічну літературу, бази даних та інші джерела, аналізувати і оцінювати її.
Р11. Досліджувати процеси у мікро- та наноелектронних системах, приладах й компонентах з використанням сучасних експериментальних методів та обладнання, здійснювати статистичну обробку та аналіз результатів експериментів.
Р16. Планувати і виконувати наукові та прикладні дослідження у сфері мікро- та наноелектроніки, обирати ефективні методи досліджень, аргументувати висновки, презентувати результати досліджень фахівцям і нефахівцям.
Р17. Вміти застосувати системний підхід до досліджень і розроблення матеріалів, технології та приладів і пристроїв на їхній основі для мікро- та наносистемної техніки.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
Загально освітні та професійно-орієнтовані дисципліни
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
- Сучасні методи досліджень реальної структури матеріалів мікро-наносистемної техніки
- Наноструктури
- Фізичні основи магнітоелектроніки
- Давачі на основі напівпровідникових мікро та нанокристалів
Короткий зміст навчальної програми: Навчальна дисципліна «Управління структурою і властивостями напівпровідникових матеріалів і приладів» присвячена підготовці магістрантів до науково-дослідної та практичної роботи в умовах навчальних, науково-дослідних закладів у галузі напівпровідникового виробництва, вивченню основних знань з питань управління структурою та властивостями напівпровідникових матеріалів, а також методів, способів та засобів управління структурою кристалів за допомогою технологічних і зовнішніх чинників. Особлива увага приділяється вибору найбільш оптимальних методів управління структурою та фізичними властивостями напівпровідників, а також перспективам використання та їх економічної ефективності для розв'язання проблем розвитку сучасних технологій з метою створення напівпровідникових приладів. Освоєння дисципліни відбувається поєднанням навчання та дослідження з домінуванням самостійної роботи. Вивчення дисципліни складається з 30 годин лекцій, 15 годин практичних занять і 105 годин самостійної роботи студентів. Оцінки поточного контролю виставляються за письмову контрольну роботу з використанням автоматизованого тестування та усного опитування. Підсумкова атестація за дисципліною відбувається у формі диференційованого заліку.
Опис: Лекції 1-2
Розділ 1. МЕТОДИКА ОТРИМАННЯ ЛЕГОВАНИХ МІКРОКРИСТАЛІВ Si, Ge, InSb і GaSb ТА ДОСЛІДЖЕНЬ ЇХ ВЛАСТИВОСТЕЙ
1.1. Отримання Si, Ge із наперед заданими геометричними параметрами та дослідження їх структурних характеристик
1.2. Методика отримання InSb і GaSb
1.3. Методика дослідження п’зоопору Si, Ge
Лекції 3-4
Розділ 2.ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ І П’ЄЗООПІР МІКРОКРИСТАЛІВ Si,Ge
2.1. Феноменологічний опис п’єзорезистивного ефекту в напівпровідниках
2.2. Вплив деформації на енергетичний спектр валентної зони Si, Ge з врахуванням спін-орбітального розщеплення
2.3. П’єзоопір Si, Ge при низьких температурах
2.4. Термічна деформація та її вплив на характеристики чутливих елементів сенсорів на основі Si, Ge
Лекції 5-7
Розділ 3.МАГНІТОТРАНСПОРТНІ ВЛАСТИВОСТІ МІКРОКРИСТАЛІВ Si, Ge
3.1. Особливості магнітоопору напівпровідникових кристалів
3.2. Вплив деформації на магнітотранспортні властивості Si, Ge
3.3. Магнітофононні осциляції магнітоопору в германію
3.4.Використання результатів досліджень магнітотранспортних властивостей Ge для створення чутливих елементів сенсорів
Лекції 8-9
Розділ 4. ВПЛИВ ЕЛЕКТРОННОГО ОПРОМІНЕННЯ НА ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ, П’ЄЗО- ТА МАГНІТООПІР МІКРОКРИСТАЛІВ Si
4.1. Аналітичний огляд літератури щодо впливу електронного опромінення на кремній
4.2. Вплив електронного опромінення на характеристики легованих Si
4.3. Вплив електронного опромінення на магнітоопір Si
4.4. Тензорезистивні характеристики Si, опромінених електронами
Лекція 10
Розділ 5. ЕЛЕКТРОТРАНСПОРТНІ ВЛАСТИВОСТІ МІКРОКРИСТАЛІВ InSb, GaSb
5.1. Стан проблеми щодо вивчення електротранспортних властивостей InSb, GaSb
5.2. Електротранспорт у InSb, GaSb
5.3. Ефект Кондо в GaSb
5.4.Застосування результатів досліджень електротранспортних властивостей InSb
Лекції 11-13
Розділ 6. МАГНІТОТРАНСПОРТНІ ВЛАСТИВОСТІ МІКРОКРИСТАЛІВ InSb, GaSb
6.1.Стан проблеми вивчення магнітотранспортних властивостей InSb, GaSb
6.2. Магнітотранспортні властивості InSb
6.3. Магнітотранспортні властивості GaSb
Лекції 14-15
Розділ 7. ВПЛИВ ДЕФОРМАЦІЇ НА МАГНІТОТРАНСПОРТНІ ВЛАСТИВОСТІ МІКРОКРИСТАЛІВ InSb, GaSb
7.1. Вплив деформації на магнітотранспортні властивості InSb
7.2. Вплив деформації на магнітотранспортні властивості GaSb
Методи та критерії оцінювання: Діагностика засвоєння знань студентом і досягнення програмних результатів навчання за дисципліною “Управління структурою і властивостями напівпровідникових матеріалів і приладів” здійснюється у формі поточного контролю за 100-бальною шкалою і семестрового контролю у формі диференційованого заліку.
Оцінки поточного контролю виставляються за письмову контрольну роботу в формі тестових завдань (до 70 балів максимально) та під час усного опитування (до 30 балів максимально).
Перед виставленням підсумкової семестрової оцінки на заліку проводиться контрольна робота, яка оцінюється як за письмову компоненту у вигляді тестових завдань, так і за усну відповідь на запитання екзаменатора. Тести для контрольної роботи складаються із завдань трьох рівнів складності. Контрольна робота проводиться шляхом автоматизованого тестування засобами ВНС одночасно для усієї групи з однією спробою і оцінюється максимально 70 балів. Тести складаються із 20 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 студента, його здатність використовувати набуті знання, а також здібності до аналізу, синтезу та комунікації. Максимальна кількість балів, яку студент може отримати за усну відповідь становить 30 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:
- Письмова контрольна робота/тест (70 %)
- Усне опитування (30 %)
Підсумковий контроль:
Диференційований залік
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. Віртуальне навчальне середовище НУЛП “Управління структурою і властивостями напівпровідникових матеріалів і приладів”. – Режим доступу: https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=6198
2. Робоча програма навчальної дисципліни “Управління структурою і властивостями напівпровідникових матеріалів і приладів”.
3. Конспект лекцій з дисципліни та їхні презентації.
4. Методичні вказівки до виконання практичних робіт.
5. Питання, які підлягають вивченню та виносяться на семестровий контроль.
6. Автоматизоване тестування засобами ВНС. – Режим доступу: https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=6198
7. Кіріченко М.В., Зайцев Р.В., Мінакова К.О. (2023). Фізика напівпровідникових приладів. навч. посіб. - Харків: НТУ «ХПІ», 179 с.
8. Опанасюк, А. С., Пшеничний, Р. М., Єрмаков, М. С., Кахерський, С. І., Євдокименко, В. Ю., & Шкиря, Ю. О. (2022). Керування структурно-фазовим станом наночастинок і плівок нових оксидних матеріалів, нанесених хімічними методами, для потреб гнучкої електроніки і геліоенергетики. Суми: Сумський державний університет, 127 с.
9. Мартиненко, І. С. (2022). Ефекти впливу магнітного поля на властивості і структуру плівкових матеріалів як елементів сенсорів. Суми: Сумський державний університет, 135с.
Рекомендована література:
1. Побєдаш, К. К., & Святненко, В. А. (2017). Силові напівпровідникові прилади і перетворювачі електричної енергії. навч. посіб. - Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2017. 244 с.
2. Ніконов, А., & Небеснюк, О. (2012). Фізико–технологічні принципи управління властивостями напівпровідникових матеріалів.
3. Старокадомський, Д., Воронін, Є., Решетник, М., Сігарьова, Н., Шульга, С., Гаврилюк, Н., Данченко, Ю. (2021). Морфологія, міцність, термо-та хемічна стійкість наносистем на основі епоксидної смоли з пірогенним нанокремнеземом А-300 та з його ущільненим аналогом «Денсил» з вихідною та модифікованою поверхнею.
4. Zhang, L., Ran, J., Qiao, S. Z., & Jaroniec, M. (2019). Characterization of semiconductor photocatalysts. Chemical Society Reviews, 48(20), 5184-5206.
5. Zhang, S., Guo, S., Chen, Z., Wang, Y., Gao, H., Gomez-Herrero, J., ... & Zeng, H. (2018). Recent progress in 2D group-VA semiconductors: from theory to experiment. Chemical Society Reviews, 47(3), 982-1021.
6. Гайдар, Г. П. ВПЛИВ ТЕРМІЧНИХ ОБРОБОК НА ВЛАСТИВОСТІ КРЕМНІЮ. Сучасний рух науки: тези доп. XII міжнародної науково-практичної інтернет-конференції, 1-2 квітня 2021 р.–Дніпро, Україна, 2021.–Т. 1.–493 с., 356.
7. Азарєнков, М. О., Дудін, С. В., Зиков, О. В., Фаренік, В. І., & Яковін, С. Д. (2017). Іонно-плазмові системи з комбінованими електричними і магнітними полями для мікро-і нанотехнологій. Журнал физики и инженерии поверхности.
8. Татарчук, Д. Д., & Коваль, В. М. (2019). Моделювання технологій напівпровідникових матеріалів, приладів та інтегральних мікросхем.
9. Білик, Т. Ю., Шмирєва, О. М., & Мельниченко, М. М. (2009). Технологічні методи керування властивостями наноструктурованого кремнію. Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології.
10. Воронін, С. В. (2020). Основи нанотехнологій. /С. В. Воронін./ - Харків: УкрДУЗТ, 2020. пірогенним нанокремнеземом А-300 та з його ущільненим аналогом «Денсил» (з вихідною та модифікованою поверхнею). Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 19 (1), 71-90.
Інформаційні ресурси:
1. https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=6198
2. http://library.kpi.kharkov.ua/files/new_postupleniya/zaich.pdf
3. https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/82013
4. https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/22734/1/2112_0.pdf
5. https://doi.org/10.18720/SPBPU/2/id19-111
6. https://doi.org/10.17587/nmst.21.67-72
7. http://ekhsuir.kspu.edu/123456789/13497
8. http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/130544/07-AzarenkovNEW.pdf?sequence=1
9. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/3767
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).