Межрегиональный отраслевой ресурсный центр подготовки кадров в сфере наноиндустрии |
Министерство образования Московской области
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования Московской области
«Красногорский государственный колледж»
ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Исследование физических свойстВ тонких пленок И СЛОЕВ»
2013
СОДЕРЖАНИЕ
1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ | стр. 4 |
2. результаты освоения ПРОГРАММЫ | 5 |
3. СТРУКТУРА и содержание ПРОГРАММЫ | 6 |
4. условия реализации программы | 10 |
5. Контроль и оценка результатов освоения ПРОГРАММЫ | 13 |
1. паспорт ПРОГРАММЫ «Исследование физических свойстВ тонких пленок И СЛОЕВ»
1.1. Область применения программы
Программа является программой дополнительного профессионального образования для специалистов среднего звена технического профиля предприятий оптического приборостроения, машиностроения, наноиндустрии.
Также программа может быть использована как междисциплинарный курс основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС профессионального модуля ПМ.01 «Метрология оптического производства» по специальностям 200407 «Оптические и оптико-электронные приборы и системы»; 200400 «Оптические и оптико-электронные приборы и системы» (Прикладной бакалавриат), междисциплинарным курсом профессионального модуля ПМ.03 «Участие во внедрение технологических процессов изготовления деталей машин и осуществление технического контроля»; 151901 «Технология машиностроения» включенного за счет вариативного объема часов.
В части освоения вида деятельности программа ориентирована на исследование физических свойств тонких пленок и слоев различными методами, - и соответствующих профессиональных (ПК) и общих компетенций (ОК):
ПК 1 | Ориентироваться в понятии «тонкие пленки» и способах их нанесения |
ПК 2 | Ориентироваться в средствах и методах контроля параметров тонких пленок |
ПК 3 | Определять типы дефектов тонких пленок |
ПК 4 | Настраивать приборы для контроля различных параметров тонких пленок. |
ПК 5 | Исследовать различные параметры тонких пленок (толщину пленок, структуру, диэлектрические свойства) |
ОК 2 | Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество |
ОК 3 | Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность |
ОК 4 | Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач. |
Сферой деятельности специалистов является лаборатории оптических и оптико-электронных производств, а также других метрологических служб предприятий приборостроения, машиностроения и наноиндустрии.
1.2. Цели и задачи курса – требования к результатам освоения
Ознакомление слушателей с основными методиками исследования дефектов тонких пленок и слоев, имеющих наноразмерное разрешение, а также приобретение навыков работы на приборах в условиях лабораторных исследований.
С целью овладения указанным видом профессиональной деятельности и соответствующими профессиональными компетенциями, обучающийся в ходе освоения междисциплинарного курса должен:
иметь практический опыт:
- в исследовании различных физических и геометрических свойств тонких пленок и слоев.
уметь:
- подготавливать объекты к проведению исследований;
- самостоятельно разрабатывать методику и проводить исследования физических свойств тонких пленок и слоев на различных приборах;
- обрабатывать результаты, полученные в ходе исследований.
знать:
- технологию нанесения тонких плёнок;
- специфику структуры тонких пленок, основные типы дефектов структуры тонких пленок, взаимосвязь физических свойств тонких пленок со структурой и дефектами,
- методы исследования физических свойств тонких пленок;
- процессы, лежащие в основе каждого из изучаемых методов;
- приборную базу и программное обеспечение, используемых при исследовании геометрических и физических свойств тонких пленок и слоев.
1.3. Количество часов на освоение программы
При изучении программы в качестве междисциплинарного курса в рамках профессионального модуля:
всего – 128 часов, в том числе:
максимальной учебной нагрузки обучающегося – 108 часов, включая:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося – 24 часов;
лабораторные работы - 48 часов
самостоятельной работы обучающегося – 36 часов;
производственной практики – 20 часов.
При изучении программы в качестве программы дополнительного профессионального образования:
Всего - 92 часа, в том числе:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося – 24 часов;
лабораторных работ – 48 часов.
производственной практики – 20 часов.
2. результаты освоения ПРОГРАММЫ
Результатом освоения программы является овладение обучающимися видом деятельности исследование физических свойств тонких пленок, в том числе профессиональными компетенциями:
Код | Наименование результата обучения |
ПК 1 | Ориентироваться в понятиях «тонкие пленки» и в способах их нанесения |
ПК 2 | Ориентироваться в средствах и методах контроля параметров тонких пленок |
ПК 3 | Определять типы дефектов тонких пленок |
ПК 4 | Настраивать приборы для исследования свойств тонких пленок |
ПК 5 | Исследовать различные параметры тонких пленок (толщину пленок, структуру, диэлектрические свойства и др.) |
ОК 2 | Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество |
ОК 3 | Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность |
ОК 4 | Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач. |
3. СТРУКТУРА и содержание ПРОГРАММЫ
Тематический план программы
Коды профессиональных компетенций | Наименования разделов профессионального модуля* | Всего часов (макс. учебная нагрузка и практики) | Объем времени, отведенный на освоение междисциплинарного курса (программы) | Практика | |||||
Обязательная аудиторная учебная нагрузка обучающегося | Самостоятельная работа обучающегося | Учебная, часов | Производственная, часов | ||||||
Всего, часов | в т. ч. лабораторные работы и практические занятия, часов | в т. ч., курсовая работа (проект), часов | Всего, часов | в т. ч., курсовая работа (проект), часов | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
ПК 1 | Раздел 1. «Общие сведения о наноразмерных структурах. Место тонких пленок и слоев на размерной шкале» | 12 | 6 | - | - | 6 | - | - | - |
ПК 2 ПК 3 | Раздел 2. «Современные методы и средства контроля параметров тонких пленок и слоев» | 20 | 10 | - | 10 | - | - | ||
ПК 4 ПК 5 | Раздел 3. «Приборная база. Исследование физических свойств тонких пленок и слоев» | 76 | 56 | 48 | - | 20 | - | - | |
Производственная практика, часов | 20 | 20 | |||||||
Всего: | 128 | 72 | 48 | - | 36 | - | - | 20 |
3.2. Содержание обучения по программе
Наименование разделов междисциплинарных курсов (МДК) и тем | Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работ (проект) | Объем часов | Уровень освоения |
1 | 2 | 3 | 4 |
Раздел 1. «Общие сведения о наноразмерных структурах. Место тонких пленок и слоев на размерной шкале» | 6 | ||
Тема1.1. Наноразмерные структуры и их виды. | Содержание | 2 | 2 |
1. | Входной контроль | ||
2. | Понятие и виды наноструктур | ||
3. | Общие определения нанообъектов. | ||
4. | Разновидности наноматериалов | ||
Тема 1.2. Области применения тонкопленочных структур. Способы нанесения тонких пленок | Содержание | 4 | 2 |
1. | Понятия "пленка" и "тонкая пленка". | ||
2. | Примеры свойств и возможностей применения тонких пленок | ||
3. | Этапы процесса осаждения пленок и их физико-химические особенности. | ||
4. | Общие технологические условия нанесения тонких пленок. | ||
5. | Нанесение пленок путем термического испарения в вакууме. | ||
6. | Специфика технологии проводящих и диэлектрических пленок, защитных покрытий. | ||
Самостоятельная работа при изучении раздела 1 | 6 | ||
Тематика домашних заданий 1. Перспективы развития наноиндустрии в России и мире 2. Области применения наноматериалов 3. История развития тонких пленок 4. Области применения тонких пленок | |||
Раздел 2. «Современные методы и средства контроля параметров тонких пленок и слоев» | 10 | ||
Тема 2.1 Основные типы дефектов структуры тонких пленок | Содержание | 2 | 3 |
1 | Механические, электрические и особые свойства пленок. дефекты структуры в тонких пленках | ||
2 | Основные типы дефектов | ||
3 | Взаимосвязь физических свойств тонких пленок со структурой и дефектами | ||
Тема 2.2 Основные методы исследования физических свойств тонкопленочных структур | Содержание | 4 | 2 |
1 | Физическая сущность фотометрического метода | ||
2 | Физическая сущность эллипсометрии | ||
3 | Ограничения в использовании различных методов | ||
Тема 2.3 Эллипсометрия как высокочувствительный и точный поляризационно-оптический метод исследования тонких пленок | Содержание | 4 | 2 |
1 | Основное уравнение эллипсометрии. | ||
2 | Понятие поляризационного света. | ||
3 | Преимущества эллипосметрии к другим методам измерения | ||
4 | Области применения метода | ||
Самостоятельная работа при изучении раздела 2 | 10 | ||
Тематика домашних заданий 1. История развития методов контроля тонких пленок 2. Этапы прогнозирования дефектов в оптическом производстве 3. Стандартизация тонких пленок оптических производств 4. Современное оборудование контроля дефектов тонких пленок и его производители | |||
Раздел 3. «Приборная база. Исследование геометрических и физических свойств тонких пленок и слоев» | |||
Тема 3.1 Принцип действия и особенности приборов для исследования тонких пленок. | Содержание | 4 | 2 |
1 | Технические возможности приборов. | ||
2 | Требования к объектам исследования. | ||
3 | Условия работы приборов | ||
4 | Промежуточное тестирование | ||
Тема 3.2 Исследование различных свойств тонких пленок | Содержание | 52 | |
3 | Устройство и принцип работы эллипсометра | ||
4 | Устройство и принцип работы NanoEducator, СТМ-200М | ||
5 | Устройство и принцип работы прибора для измерения формы сигнала и спектра СК56 | ||
Лабораторные работы | 48 | ||
1 | Принцип работы и конструкция спектрального эллипсометра | 6 | |
2 | Измерение толщин пленок и пленок слоев | 4 | |
3 | Измерение диэлектрических свойств тонких пленок | 4 | |
4 | Исследование структуры тонких пленок | 26 | |
5 | Анализ состояния поверхности и структуры тонких поверхностных слоев | 8 | |
Самостоятельная работа при изучении раздела 3 | 20 | ||
Тематика домашних заданий 1. Сравнительный анализ фотометрии и эллипсометрии 2. Подготовка к лабораторной работе «Принцип работы и конструкция спектрального эллипсометра на примере работы спектроэллипсометра «Эльф» 3. Подготовка к лабораторной работе «Измерение толщин пленок и пленок слоев» 4. Подготовка к лабораторной работе «Измерение диэлектрических свойств тонких пленок» 5. Подготовка к лабораторной работе «Исследование структуры тонких пленок» 6. Подготовка к лабораторной работе «Анализ состояния поверхности и структуры тонких поверхностных слоев» | |||
Производственная практика Виды работ Изучить технологию и оборудование нанесения тонких пленок Изучить методы контроля тонких пленок Изучить стандарты по покрытиям Изучить оборудование для контроля параметров тонких пленок | 20 | ||
Всего | 128 | ||
3.3. Содержание производственной практики
Наименование разделов профессионального модуля (ПМ), междисциплинарных курсов (МДК) и видов работ производственной практики | Содержание материала учебной/производственной практики | Объем часов | Уровень освоения |
1 | 2 | 3 | 4 |
МДК 1. Исследование физических свойств тонких пленок | 20 | ||
1 Изучить технологию и оборудование нанесения тонких пленок | Содержание | 4 | 2 |
Способы нанесение тонких пленок Используемые материалы для тонких пленок Оборудование для нанесения тонких пленок | |||
2 Изучить методы контроля тонких пленок | Содержание | 4 | 2 |
Отбор образцов для определения дефектов Анализ образцов на необходимость определения дефектов Проведение испытаний Обработка результатов | |||
3 Изучить стандарты по покрытиям | Содержание | 6 | 2 |
Структуру стандарта Область применение стандарта | |||
4 Изучить оборудование для контроля свойств тонких пленок | Содержание | 6 | 3 |
Виды оборудования Устройство оборудования Принцип работы оборудования | |||
Всего | 20 |
4. условия реализации программы
4.1. Требования к материально-техническому обеспечению
Реализация программы предполагает наличие:
аудиторий метрологии, оптических измерений для проведения теоретических занятий в соответствии с утвержденными Санитарными нормами и правилами;
лаборатории наноизмерений для проведения лабораторных и практических занятий в соответствии с утвержденными Санитарными нормами и правилами.
Технические средства обучения: компьютер, интерактивная доска, проектор, автоматизированное рабочее место преподавателя, АРМ для каждого слушателя / студента для работы в режиме удаленного доступа (если имеется возможность), принтер.
Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории для проведения практических и лабораторных работ, либо на базе самого учебного учреждения, либо на базе предприятия – участника сетевого формата обучения:
1) сканирующий зондовый микроскоп NanoEducator
2) сканирующий зондовый микроскоп СТМ 2000М
3) эллипсометр «Эльф»
4) прибор для измерения формы сигнала и спектра СК 56
Реализация программы предполагает обязательную производственную практику.
4.2. Участники и механизм сетевого взаимодействия
Реализация программы как междисциплинарного курса профессионального модуля осуществляется при обучении студентов специальности 200407 «Оптические и оптико-электронные приборы и системы» и 200400 «Оптические и оптико-электронные приборы и системы» (Прикладной бакалавриат). Производственную практику студенты проходят на базе завод им. ».
При реализации программы как программы дополнительного профессионального образования осуществляется обучение технических специалистов среднего звена (заведующих лабораториями, старших лаборантов, лаборантов и др.) завод им. » и других предприятий приборостроение, машиностроения, наноиндустрии.
4.3. Учебно-методическое и информационное обеспечение обучения
Реализация программы предполагает наличие в свободном доступе:
- комплект учебно-наглядных пособий по курсам обучения;
- комплект учебно-методической документации;
- технические средства обучения
- наличие доступа к основной и дополнительной справочной литературе
электронные образовательные ресурсы
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы
Основные источники:
1. , Фокин контроль тонких диэлектрических пленок SiO2 и Ta2O5 при изготовлении прецизионных лазерных зеркал
2. , , Сейдман технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок. – М.: Техносфера, 2007
3. Метрологическое обеспечение нанотехнологий и продукции наноиндустрии: учебное пособие/под ред. Крутикова.– М.: Логос,2011–592 с.
Минайчев пленок в вакууме. – М.: Высшая школа, 1989
4. Шешин технологии: Учебное пособие. – Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2009
5. Сергеев : монография. – М.: Логос, 212. – 416 с
6. Справочник по микроскопии для нанотехнологии, ред. Нан Яо, Жонг Лин Ванг, перевод с англ. — коллектив переводчиков, науч. ред. — , 2011, 712 с.
Дополнительные источники
1. Антоненко тонких пленок. Учебное пособие. – М.: МИФИ, 20с
2. Сканирующий зондовый микроскоп NanoEducator, Руководство пользователя, -МДТ», 2008
3. Сканирующая туннельная микроскопия. Аппаратура, принцип работы, применение. Учебное пособие. МГТУ им . http://lab. *****/stm/index. html. 2009 г.
4. , Метрология в нанотехнологии // Метрология, стандартизация и контроль нанотехнологий. «оссийские нанотехнологии», № 1-2, -М.: 2007. (Интернет-источник: http://phys. *****/docs/msc/todua. pdf)
5. NanoEducator, модель СЗМУ-Л5. Базовый прибор для научно-образовательного процесса в области нанотехнологии. Учебное пособие, -МДТ», 2008
4.4. Общие требования к организации образовательного процесса
Производственная практика проводится концентрированно после прохождения студентами (слушателями) теоретических и лабораторных занятий; теоретические занятия проводятся в объеме 16 часов аудиторной нагрузки по темам:
1. «Общие сведения о наноразмерных структурах. Место тонких пленок и слоев на размерной шкале»
2.«Современные методы и средства контроля параметров тонких пленок и нанослоев»
Лабораторные занятия проходит в объеме 48 часов аудиторной нагрузки на базе лабораторий по программе:
1. Принцип работы и конструкция спектрального эллипсометра (6 часа).
2. Измерение толщин пленок и пленок слоев (4 часа)
3. Измерение диэлектрических свойств тонких пленок (4 часа)
4. Исследование структуры тонких пленок (26 часов)
5. Анализ состояния поверхности и структуры тонких поверхностных слоев (8 часов)
При реализации программы как междисциплинарный курс профессионального модуля к обучению допускаются студенты, успешно освоившие предшествующие модули и курсы.
При реализации программы как программы дополнительного профессионального образования к слушателям предъявляются следующие требования:
1) наличие начального, среднего или высшего профессионального образования технического профиля;
2) наличие практического опыта работы в области тонких пленок на предприятиях оптического приборостроения, машиностроения, наноиндустрии;
По окончанию освоения программы проводится аттестация в виде экзамена, ориентированного на выявление уровня освоения профессиональных компетенций программы.
Учет учебных достижений обучающихся проводиться при помощи различных форм рубежного контроля:
1) Входное тестирование;
2) Промежуточное тестирование;
3) Отчеты по лабораторным занятиям;
4) Отчет по производственной практике
Учет учебных достижений обучающихся проводиться при помощи различных форм текущего контроля: тестовый контроль, устный опрос, практические задания, лабораторные работы
4.5. Кадровое обеспечение образовательного процесса
Требования к квалификации педагогических (инженерно-педагогических) кадров, обеспечивающих обучение по междисциплинарному курсу (программе):
наличие квалифицированного преподавателя профильных дисциплин с высшим профессиональным образованием и с достаточным опытом педагогической деятельности (не менее 3 лет) (предпочтительно первой или высшей квалификационной категории) и знанием методик оценивания результатов обучения на основе компетентностного подхода
Требования к квалификации педагогических кадров, осуществляющих руководство практикой:
наличие квалифицированного лаборанта (заведующего лабораторией, мастера производственного обучения) с достаточным опытом работы в соответствующей сфере деятельности, отвечающего за подготовку практической части программы (наличие технического образования; наличие опыта работы на производстве не менее 3х лет).
5. Контроль и оценка результатов освоения ПРОГРАММЫ
Результаты (освоенные профессиональные компетенции) | Основные показатели оценки результата | Формы и методы контроля и оценки |
Ориентироваться в понятии «тонкие пленки» и способах их нанесения | 1) Уметь различать понятия «пленки», «тонкие пленки», «тонкие слои» 2) Уметь классифицировать способы нанесения тонких пленок | Устный опрос Практическое задание |
Ориентироваться в средствах и методах контроля параметров тонких пленок | 1) Уметь отличать и находить общее в понятиях «фотометрия», «спектрометрия» и «эллипсометрия» | Устный опрос Практическое задание |
Определять типы дефектов тонких пленок | 1) Уметь классифицировать типы дефектов по физическим свойствам тонких пленок | Практическое задание с образцами |
Настраивать приборы | 1) Уметь настраивать приборы на исследование определенного дефекта | Практическое задание на приборах Отчет по лаб. работе |
Исследовать различные параметры тонких пленок (толщину пленок, структуру, диэлектрические свойства) | 1) Уметь определять толщину пленок; 2) Уметь исследовать структуру тонких пленок; 3) Уметь определять диэлектрические свойства тонких пленок; 4) Уметь анализировать полученные результаты | Практическое задание на приборах Отчет по лаб. работе |
