Новосибирский государственный технический университет

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ и ЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра полупроводниковых приборов и микроэлектроники

«УТВЕРЖДАЮ»

Декан факультета РЭФ

Проф.

« »октября 2011г.
 
 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

экспериментальные МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

и метрология

направлени 210601 «Электроника и микроэлектроника»

Факультет Радиотехники электроники.

Кафедра Полупроводниковых приборов и микроэлектроники

Семестр 4,8

Лекции 60 час.

Лабораторные работы 12 час

Самостоятельная работа 32час.

Зачет 4 сем

Экзамен 8 сем

Всего часов 110

Новосибирск

2011

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 210601 инженер по направлению Нанотехнология Стандарт утвержден 18.06.2006 г.

Регистрационный номер 736 тех/сп от 01.01.2001 г»

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ППиМЭ, протокол № 4

от 24 мая 2011 г.

Программу разработал:

д. т.н., профессор каф..ППиМЭ,.

Заведующий кафедрой

профессор, д. ф.-м. н.

Ответственный за основную

бразовательную программу

д. ф.-м. н. Профессор каф ППиМЭ

1. Внешние требования к дисциплине.

Общие требования к образованности:

Требования государственного образовательного стандарта (ГОС) для инженеров по направлению 210600 “Нанотехнологии», утвержденные 18.06.2006 г.

Квалификационные требования: для компетентного и ответственного решения профессиональных задач студенты должны иметь представление: приоритетном месте и роли методов исследования материалов и наноструктур в развитии микро и наноэлектроники: необходимо знать: физическую сущность процессов, протекающих в полупроводниках и диэлектриках на микро - и нано - уровне; основные электрофизические и структурные параметры полупроводников, диэлектриков, микро - и наноструктур; методы исследования параметров микро - и наноструктур; основные типы используемого исследовательского оборудования и их принципы работы.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

2. Особенности (принципы) построения дисциплины

Особенности (принципы) построения дисциплины описываются в табл. 2.

Таблица 2 Особенности (принципы) построения дисциплины

Часы

Темы

Решая задачи, студент:

2

Измерение проводимости зондовыми иметодами.

Определение свойств контактов по заданной работе выхода п/п и металла. Расчет погрешностей при использовании 2-х и 4-х зондового метода.

2

Определение параметров полупроводников методом эффекта Холла. Метод Ван-дер-Пау.

Вычисление подвижности, проводимости, концентрации и времени релаксации. Измерение магнитных полей. Погрешности Эффекта Холла.

2

Определение температуры кремниевой пластины нагреваемой от АЧТ

Вычисление коэффициента поглощения кремния с различной концентрацией свободных носителей и эпитаксиальных структур. Расчет поглощенной энергии и температуры пластины.

2

Методы измерения равновесной температуры.

1.Измерение температуры контактными методами.

2. Измерение температуры пирометрами. Расчет чувствительности и погрешности измерений.

2

Расчет глубины выхода электронов

Влияние морфологии поверхности эпитаксиальных пленок на уменьшение выхода электронов в электронной спектроскопии.

2

Ионное рассеяние.

Расчет эффективного сечения рассеяния при падении He+ с заданной энергией на кремниевую мишень

2

Ионное рассеяние.

Расчет выхода при обратном резерфордовском рассеянии (РБС) при различных мишенях и энегиях

2

СЗМ

Расчет погрешностей латерального и вертикального сканирования на СТМ.

6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине

Итоговая оценка знаний по всем разделам курса проводится в форме экзамена. Экзамен проводится в устной форме.

В таблице приведена рейтинговая система оценки работы студента по отдельным видам деятельности.

Максимальный рейтинг

Достаточный рейтинг для положительной аттестации

Лабораторная работа

5*4=20 баллов

15 баллов

1.Выполнение л/р

2*4=8 баллов

6 баллов

2. Защита л/р

3*4=12 баллов

9 баллов

Практические занятия

40 баллов

20 баллов

2.Выполнение работ в аудитории

3*8=24 балла

12 баллов

3.Выполнение самостоятельной работы

16 баллов

8 баллов

Экзамен

40

25 баллов

Итого:

100

60

. 7. Список литературы

а)Основной список

1.  «Основы сканирующей зондовой микроскопии», Н. Новгород, 2004г.

2.  Л. Фелдман, Д. Майер «Основы анализа поверхности тонких пленок» М., «Мир», 1989г

3.  «Зондовые нанотехнологии в электронике, «Техносфера», Москва, 2005г.

4.  «Теория поглощения и испускания света в полупроводниках»

5.  А. Рогальский «Инфракрасные детекторы» Новсибирск, «Наука», 2004 г.

6.  «Физико-химия нанокластеров, навоструктур и наноматериалов». КамКнига, Москва, 2005

7.  . «Оптические свойсва полупроводников» «Наука», Москва 1977г.

8.  К. Оура, , М. Катаяма. «Введение в физику поверхности»М., «Наука», 2006

б) дополнительная литература:

1.  Д. Вулдраф, Т Делчар «Современные методы исследования поверхности»Москва, «Мир» 1989

2.  Под. Ред. Л, . «Нанотехнология Физика, процессы, Диагностика, приборы» «Физматлит» М., 2006

3.  и др. «Синергетика и фракталы в материаловедении» М.: Наука, 1994 г.

8. Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине

Вопросы к экзамену.

9.  Приложение

10.  ВОПРОСЫ К КУРСУ

«МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ И СТРУКТУР»

1 Методы определения типа электропроводности полупроводников (термоЭДС)

2.Двухзондовый метод измерения.

3.Четырехзондовый метод измерения.

4 Метод Ван-дер-Пау.

5.Методы определения кинетических параметров полупроводников: концентрации и подвижность (эффект Холла)

6.Оптические свойства полупроводников и диэлектриков. Коэффициенты поглощения и отражения.

7 Основные механизмы поглощения в полупроводниках

8 Источники и приемники излучения, применяемые в монохроматорах (параметры).

9 Измерение оптических параметров полупроводников. Принципы монохроматизации (фильтры, призменные и решеточные монохроматоры)

10.Фурье спектрометр. Физические принципы работы. Блок схема

11. Об­ратная решетка и сфера Эвальда.

12. Структура чистых по­верхностей полупроводниковых кристаллов (сверхструктура) Поверхности (100) и (111) кремния.

13 Дефекты по­верхностной структуры.

14. Дифракция медленных электронов (ДМЭ-LEED).

15. Дифрак­ция быстрых электронов на отражение (ДБЭ-RHEED) Осцилляции центрального рефлекса.

16. Физические основы атомно-силовой микроскопии. Контактный и полуконтактный методы.

17. Методы исследования распределения магнитных и электрических полей.

18.Сканеры, кантилеверы, аппаратура.

19.Физические основы сканирующей туннельной микроскопии; методы получения атомного разрешения.

20. Измерение распределения потенциала и емкости

21. Обратное резерфордовское рассеяние.

22. Рассеяние ионов низких энергий (РМИ-LEIS).

23.Кинематика упругих столкновений. Сечение и прицельный параметр.

24.Особенности рассеяния медленных ионов.

25. Каналирование. Физические принципы и методы измерения.

26. Вторично-ионная масс-спектрометрия (ВИМС-SIMS). Физические основы метода ВИМС.

27.Влияние первичных ионов. Обору­дование ВИМС. Профили концен­траций элементов по глубине. Разрешение по глубине при по­слойном анализе. Применение метода ВИМС

28. Методы исследования состава поверхности. Методы электронной спектроскопии.

29.Энергетиче­ский спектр вторичных электронов. Глубина, с которой полу­чается информация.

30. Электронные спектрометры. Общие ха­рактеристики. Анализатор с задерживающим полем (АЗП).

31.Электронная оже-спектроскопия (ЭОС). Механизм эмиссии оже-электронов.. Глубина выхода оже-электронов.

32.Экспериментальная техника для ЭОС. Количественный анализ. Применение оже-спектроскопии.

33.Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС-XPS). Физические основы метода.

34. Источники фотонов. Требования к энергетическому разрешению. Энергоанализаторы электро­нов.

35. Ультрафиолетовая спектроскопия (УФЭС UPS).

36. Растровая электронная микроскопия.

37.Просвечивающая электронная микроскопия.

38.Условия дифракции Вульфа-Брэгга и Лауэ.

39 Сравнительный компьютерный анализ упорядоченных наноструктур:

40.Фурье-анализ, вейвлет и фрактальная размерность;

40.Методы выявления квантово-размерных эффектов

41Рамановское рассеяние света,

42.Лнесценция, длинноволновая фотопроводимость.

Пример экзаменационного билета:

 


Принцип работы туннельного микроскопа. Применение. Достоинства и недостатки. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС-XPS). Физические основы метода. Задача.

Составил____проф. каф ППиМЭ

Утверждаю: зав..кафедрой ППиМЭ

Проф.