1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
2.2 | Резонансные оптические нелинейности | 6 | 6 | |
2.2.1 | Нелинейные оптические свойства полупроводниковых нанокристаллов | |||
2.2.2 | Экситоны и биэкситоны в квантовых точках | |||
2.2.3 | Оптическое усиление и лазерный эффект | |||
2.3 | Интерфейсные эффекты | 6 | 6 | |
2.3.1 | Фотоиндуцированные процессы в полупроводниковых нанокристаллах | |||
2.3.2 | Явление выжигания спектральных линий в ансамблях квантовых точек | |||
2.4 | Пространственно организованные ансамбли нанокристаллов | 8 | 8 | |
2.4.1 | Сверхрешетки нанокристаллов | |||
2.4.2 | Фотонные кристаллы | 2 | 2 |
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел I. Фундаментальные электронные явления
в низкоразмерных структурах
Тема 1.1. ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ
1.1.1. Квантовое ограничение.
1.1.2. Баллистический транспорт.
1.1.3. Туннелирование.
1.1.4. Спиновые эффекты.
Тема 1.2. Элементы низкоразмерных структур
1.2.1. Свободная поверхность и межфазные границы.
1.2.2. Многобарьерные квантовые структуры.
1.2.3. Сверхрешетки.
1.2.4. Квантовые шнуры и квантовые точки.
1.2.5. Туннельно-связанные квантовые колодцы.
Тема 1.3. Структуры с квантовым ограничением внутренним электрическим полем
1.3.1. Квантовые колодцы.
1.3.2. Модуляционно-легированные структуры.
1.3.3. Дельта-легированные структуры.
Тема 1.4. Структуры с квантовым ограничением внешним электрическим полем
1.4.1. Поверхностное квантование.
1.4.2. Структуры металл – диэлектрик - полупроводник.
1.4.3. Структуры с расщепленным затвором.
Тема 1.5. Транспортные явления
1.5.1. Квантование проводимости низкоразмерных структур.
1.5.2. Одноэлектронное туннелирование.
1.5.3. Резонансное туннелирование.
1.5.4. Интерференция электронных волн. Эффект Аронова–Бома.
1.5.5. Квантовый эффект Холла.
Тема 1.6. Основы спинтроники
1.6.1. Гигантское магнитосопротивление.
1.6.2. Спин-зависимое туннелирование.
1.6.3. Эффект Кондо.
Раздел 2. Оптические свойства низкоразмерных структур
Тема 2.1. ПОГЛОЩЕНИЕ И ЭМИССИЯ СВЕТА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ НАНОКРИСТАЛЛАМИ
2.1.1. Размерно-зависимые спектры оптического поглощения.
2.1.2. Экситон-фононные взаимодействия.
2.1.3. Влияние электрического поля на экситонное поглощение.
2.1.4. Механизмы рекомбинации.
2.1.5. Излучательные переходы в полупроводниковых нанокристаллах.
2.1.6. Электролюминесценция нанокристаллов.
Тема 2.2. РЕЗОНАНСНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ НЕЛИНЕЙНОСТИ
2.2.1. Нелинейные оптические свойства полупроводниковых нанокристаллов.
2.2.2. Экситоны и биэкситоны в квантовых точках.
2.2.3. Оптическое усиление и лазерный эффект.
Тема 2.3. ИНТЕРФЕЙСНЫЕ ЭФФЕКТЫ
2.3.1. Фотоиндуцированные процессы в полупроводниковых нанокристаллах.
2.3.2. Явление выжигания спектральных линий в ансамблях квантовых точек.
Тема 2.4. ПРОСТРАНСТВЕННО ОРГАНИЗОВАННЫЕ АНСАМБЛИ НАНОКРИСТАЛЛОВ
2.4.1. Сверхрешетки нанокристаллов.
2.4.2. Фотонные кристаллы.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Расчет квантования энергетического спектра квантовых проволок и квантовых точек.
2. Расчет параметров процесса одноэлектронного туннелирования.
3. Анализ структурных параметров низкоразмерных объектов - квантовых точек (кластеров), шнуров и пленочных структур.
4. Моделирование электронных свойств и переноса носителей заряда в одноэлектронных структурах.
5. Моделирование электронных свойств и переноса носителей заряда через квантовые колодцы при резонансном туннелировании.
6. Расчет гигантского магнитосопротивления.
7. Моделирование параметров излучательной рекомбинации в полупроводниковых нанокристаллах.
8. Расчет параметров оптической запрещенной зоны фотонных кристаллов.
Примерный перечень компьютерных программ
Для проведения лабораторных работ рекомендуется использовать персональные компьютеры с процессором не ниже Pentium II, стандартную операционную систему Windows 2000, а также стандартные или специально разработанные профессиональные программы для моделирования квантовых эффектов в наноразмерных твердотельных структурах и электронных свойств приборов на их основе.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Борисенко . пособие по курсу «Наноэлектроника». В 2 ч. Ч. 1: Основы наноэлектроники. – Мн.: БГУИР, 2001.
2. Davies J. H. The Physics of Low-Dimensional Semiconductors: An Introduction (Cambridge University Press, Cambridge, 1998).
3. D. K. Ferry, S. M. Goodnick, Transport in Nanostructures. Cambridge University Press, Cambridge, 1997.
4. , , Гридчин наноэлектроники: Учеб. пособие. – Новосибирск: НГТУ, 2000.
5. , , и др. Физика низкоразмерных систем. – М.: Наука, 2001 (Новые разделы физики полупроводников).
Дополнительная
1. Кульбачинский , одномерные, нульмерные структуры и сверхрешетки. –М.: МГУ, 1998.
2. Борисенко полупроводниковых сверхрешеток. –Томск: ТГУ, 1998.
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь
по образованию в области информатики
и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-41-024/тип.
НАНОЭЛЕКТРОНИКА
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям
1Микро - и наноэлектронные технологии и системы,
1Квантовые информационные системы
Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
|
Составитель:
, профессор кафедры микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доктор физико-математических наук
Рецензенты:
, заведующий кафедрой интеллектуальных систем Учреждения образования «Белорусская государственная политехническая академия», профессор, доктор технических наук;
, заведующий лабораторией Института физики им. -панова Национальной академии наук Беларуси, доктор физико-математических наук;
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 7 от 04.03.2002 г.);
Научно-методическим советом по направлениям 1-36 Оборудование и 1-41 Компоненты оборудования УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.030-98
Типовая программа «Наноэлектроника» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.030-98 для специальностей 1‑41 01 02 Микроэлектроника (в 2003 г. специальность Микроэлектроника получила новое название Микро - и наноэлектронные технологии и системы, код - 1-41 01 02), 1Квантовые информационные системы высших учебных заведений. Целью изучения дисциплины является формирование знаний о нанотехнологии и о фундаментальных физических закономерностях явлений в наноразмерных твердотельных структурах, преимущественно на полупроводниковых материалах, об их электронных, магнитных, оптических свойствах и о возможностях их применения в интегрированных системах обработки информации.
В результате освоения курса «Наноэлектроника» студент должен:
знать:
- что такое низкоразмерные и наноразмерные структуры;
- какими технологическими методами формируются низкоразмерные и наноразмерные структуры;
- каковы их основные электронные и оптические свойства;
- какие электронные и оптоэлектронные приборы могут быть созданы на основе низкоразмерных и наноразмерных структур;
уметь характеризовать:
- эффекты, определяющие электронные и оптические свойства наноразмерных структур и приборов на их основе;
уметь анализировать:
- преимущества и ограничения приборов наноэлектроники в сравнении с другими электронными и оптоэлектронными приборами;
приобрести навыки:
- выбора технологических средств для создания приборов наноэлектроники, компьютерного моделирования параметров наноэлектронных приборов.
Возможные формы контроля теоретических знаний – письменные контрольные работы, зачет или экзамен.
Изучение дисциплины базируется на курсах: «Высшая математика», «Квантовая механика», «Физика твердого тела», «Физика полупроводников и диэлектриков», «Материалы электронной техники».
Программа рассчитана на 65 аудиторных часов.
В разделе “Содержание дисциплины” а) звездочкой (*) отмечены вопросы и темы, которые могут быть предложены для самостоятельной проработки с помощью учебных пособий [1, 2]; б) верхним интексом “1” отмечено количество часов, рекомендуемое для специальности “Микро - и наноэлектронные технологии и системы”, а индексом “2” – “Квантовые информационные системы”; в) там, где названные индексы отсутствуют, указанное количество часов рекомендуется для обеих специальностей.
Содержание ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. Физические основы наноэлектроники (16 часов)
Тема 1.1.Фундаментальные явления
Квантовое ограничение. Баллистический транспорт. Туннелирование*. Спиновые эффекты*.
Тема 1.2. Элементы низкоразмерных структур
Свободная поверхность и межфазные границы. Сверхрешетки. Моделирование атомных конфигураций.
Тема 1.3. Структуры с квантовым ограничением внутренним электрическим полем*
Квантовые колодцы. Модуляционно-легированные структуры. Дельта-легированные структуры.
Тема 1.4. Структуры с квантовым ограничением внешним электрическим полем*
Структуры металл-диэлектрик-полупроводник. Структуры с расщепленным затвором.
Раздел 2. ОСновы нанотехнологии (16 часов1, 4 часа2 )
Тема 2.1. Традиционные методы осаждения пленок*
Химическое осаждение из газовой фазы. Молекулярно-лучевая эпитаксия.
Тема 2.2. Методы, использующие сканируемые зонды
Физические основы. Атомная инженерия. Локальное окисление металлов и полупроводников. Локальное химическое осаждение из газовой фазы.
Тема 2.3. Нанолитография*
Электронно-лучевая литография. Профилирование резистов сканируемыми зондами. Нанопечать. Сравнение нанолитографических методов.
Тема 2.4. Саморегулирующиеся процессы
Самоупорядочение. Самоорганизация в объемных материалах. Самоорганизация при эпитаксии.
Тема 2.5. Формирование наноструктурированных материалов*
Пористый кремний. Углеродные нанотрубки.
Раздел 3. Электронные свойства наноразмерных структур и наноэлектронные приборы (16 часов1, 28 часов2)
Тема 3.1. Транспорт носителей заряда вдоль
потенциальных барьеров
Интерференция электронных волн. Эффект Агаронова-Бома. Формализм Ландауэра‑Буттикера. Квантование проводимости низкоразмерных структур. Квантовый эффект Холла. Электронные приборы на интерференционных эффектах и на квантовании проводимости.
Тема 3.2. Транспорт носителей заряда
через потенциальные барьеры
Одноэлектронное туннелирование и электронные приборы на основе этого эффекта. Резонансное туннелирование и электронные приборы на основе этого эффекта.
Тема 3.3. Спинтроника
Гигантское магнитосопротивление. Спин‑контролируемое туннелирование. Управление спинами электронов в полупроводниках. Эффект Кондо. Электронные приборы.
Тема 3.4. Оптические свойства низкоразмерных
структур и приборы на их основе
Особенности оптических свойств низкоразмерных структур. Гетеролазеры и светоизлучающие диоды. Детекторы излучений.
примерный перечень ТЕМ лабораторных работ
1. Конструирование и определение структурных параметров наноразмерных объектов - квантовых точек (кластеров), шнуров и пленочных структур.
2. Конструирование квантовых колодцев с заданным потенциальным рельефом.
3. Моделирование одноэлектронных структур.
4. Моделирование структур на эффекте резонансного туннелирования.
5. Моделирование оптоэлектронных наноразмерных структур.
6. Логические элементы на наноразмерных структурах.
примерный перечень компьютеров
и компьютерных программ
Для проведения лабораторных работ рекомендуется использовать персональные компьютеры с процессором не ниже Pentium II, операционную систему Windows XP Professional, а также стандартные или специально разработанные профессиональные программы для моделирования квантовых эффектов в наноразмерных твердотельных структурах и электронных свойств приборов на их основе.
литература
Основная
1. Борисенко В. Е. Учебное пособие по курсу «Наноэлектроника». Ч. 1. Основы наноэлектроники. – Мн.: БГУИР, 2001.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
