Наноструктури
Спеціальність: Мікро- та наносистемна техніка (освітньо-наукова програма)
Код дисципліни: 7.176.00.O.001
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Напівпровідникова електроніка
Лектор: доктор технічних наук, професор Островський Ігор Петрович
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: В результаті вивчення цього змістового модуля студент повинен:
знати логіку сучасного етапу розвитку напівпровідникової електроніки, його основні тенденції і напрямки, основні технологічні, експериментальні і теоретичні досягнення в сфері виробництва і дослідження новітніх класів нанооб’єктів.
вміти використовувати на практиці набуті знання з фізики і технології двомірних, одномірних, нульмірних квантових наноструктур і надґраток, користуватися науковою літературою, присвяченою даним проблемам, ставити експерименти з одержання і дослідженню найпростіших аналогів наноструктур і самостійно аналізувати їх результати.
Вивчення дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
загальних:
ЗК1. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу;
ЗК2. Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово;
ЗК5. Здатність до пошуку, оброблення та критично аналізувати інформацію з різних джерел.
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.
СК7. Здатність розробляти і реалізовувати наукові та/або інноваційні проекти у сфері мікро- та наносистемної техніки, а також дотичні до неї міждисциплінарні проекти.
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.
Р9 Забезпечувати якість виробництва; обирати технології, що гарантують отримання необхідних характеристик виробів; застосовувати сучасні методи контролю мікро- та наносистемної техніки.
Р10 Забезпечувати професійний розвиток членів колективу з урахуванням світового досвіду і вимог до персоналу в сфері розробки та експлуатації мікро- та наноелектронних систем/
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.
Р12 Будувати і досліджувати фізичні, математичні і комп’ютерні моделі об’єктів та процесів мікро- та наноелектроніки.
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: пререквізит: -
кореквізити: Підготовка наукових текстів, презентацій та усних доповідей
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна "Наноструктури" спрямована на вивчення основних тенденцій і напрямків у сфері виробництва і дослідження новітніх класів нанооб’єктів: двомірних квантових шарів, одномірних (квантові нитки) і нульмірних (ансамблі квантових точок) структур, фулеренів, нанотрубок, напівпровідникових надґраток, потенціальні можливості їх практичного використання.
Опис: Поняття надграток, основних методів їх отримання. Фізичні наслідки квантового обмеження геометричних розмірів реальних фізичних об’єктів. Квантові точки. Енергетичний спектр елементарних збуджень в квантових точках. Фізичні властивості дискретних наноструктур: квантовий ефект Холла, балістична провідність, кулонівська блокада. Енергетичний спектр надґраток їх фізичні властивості та можливості приладного застосування. Фулерени і нанотрубки, графен: виготовлення, структура, властивості та перспективи приладного застосування.
Методи та критерії оцінювання: Лекції, практичні та лабораторні заняття – інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний, евристичний метод, метод проблемного викладу, самостійна робота - репродуктивний метод, дослідницький метод
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (30 %); підсумковий контроль (70 %)
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: Д.М. Заячук, Нанотехнології і наноструктури. Львів, 2009.
Д.М. Заячук, Низькорозмірні структури і надґратки. Львів, 2006.
А.П. Шпак, Ю.А. Куницький, О.О. Коротченков, С.Ю. Смик, Квантові низькорозмірні системи, К:, Академперіодика, 2003.
О М. Назаров, М.М. Нищенко. Наноструктури та нанотехнології : Навчальний посібник .- К .: НАУ , 2010. – 256 с.
Ниткоподібні кристали кремнію і твердого розчину кремній-германій в мікро- та наноелектроніці: [монографія] / А.О. Дружинін, І.П. Островський, Ю.М. Ховерко, С.І. Нічкало.– Львів: Видавництво «Тріада плюс», 2016. – 264 с.
Druzhinin A., Kutrakov О., Nichkalo S. Informational measuring system with wireless data transferring for sensors of physical values // Computational Problems of Electrical Engineering.– 2022.– Vol. 12, № 12.– P. 26–30.
Druzhinin A.A., Ostrovskii I.P., Khoverko Y.M., Liakh-Kaguy N.S., Chemerys D.V. Quantum magnetoresistance of GaPAs whiskers // Physics and Chemistry of Solid State.– 2022.– Vol. 23 (3).– P. 468–472.
Druzhinin A., Ostrovskii I., Khoverko Yu., Liakh-Kaguy N., Medvid A. Investigation of nanoscale core-shell structure of silicon microcrystal doped by boron and nickel: Properties and application // Molecular Crystals and Liquid Crystals.– 2023.– Vol .765 (1).– P. 121–131.
http://www.lib.nau.edu.ua/BooksForNAU/2010/Nazarov.pdf \
Nature https://www.nature.com/subjects/nanostructures
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).