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 – («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: 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).