Программа курса «Современные методы диагностики в наноматериалах. Часть 2» (стр. 1 )

Российская Академия наук

Учреждение Российской академии наук

Санкт-Петербургский Академический университет –
научно-образовательный центр нанотехнологий РАН

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по высшему образованию

д. ф.-м. н., чл.-корр. РАН

_____________________

Программа курса

«Современные методы диагностики в наноматериалах. Часть 2»

образовательной программы опережающей профессиональной подготовки (уровень – магистратура), ориентированной на потребности проектных компаний , реализующих инвестиционные проекты в области твердотельной светотехники.

Кафедра Физики и технологии наногетероструктур

Санкт-Петербург

2011

Программа курса составлена на основании технического задания к договору оказания услуг № РН-3 от 31 января 2011 г. между Фондом инфраструктурных и образовательных программ и учреждением Российской академии наук Санкт-Петербургским Академическим университетом – научно-образовательным центром нанотехнологий РАН.

Программа курса рассмотрена и утверждена на заседании Президиума Ученого совета СПб АУ НОЦНТ РАН, протокол № ПР-9/2011 от «14» апреля 2011 г.

Ректор СПб АУ НОЦНТ РАН академик РАН

Начальник учебного управления

Программу курса разработала д. ф.-м. н.

©

1. Цели и задания образовательной программы.

1.1. Цель – подготовка магистров, ориентированных на потребности проектных компаний , реализующих инвестиционные проекты в области твердотельной светотехники.

1.2. Категория обучаемых: магистры, специализирующиеся в области твердотельной светотехники.

1.3. Предметом изучения дисциплины являются следующие объекты:

·  Исследование электрофизических свойств наночастиц золота методами атомно-силовой микроскопии и динамической электросиловой микроскопии.

·  Исследование наноструктур из фторидов кальция и кадмия методом рентгеновской дифракции.

·  Исследование сапфировой керамики Al2O3.

·  Исследование фотонных кристаллов методом просвечивающей электронной микроскопии.

·  Исследование полупроводниковых слоев нитридов методами электронной спектроскопии.

·  Исследование рентгеновских люминофоров методом катодолюминесценции.

·  Исследование опаловых структур с различным типом заполнения метолом просвечивающей электронной микроскопии.

·  Исследование структурных и люминесцентных свойств слоев нитридов.

·  Исследование свойств порошковых люминофоров.

В основе современной диагностики лежит использование комплекса прецизионного аналитического оборудования, обеспечивающего высокую точность, чувствительность и пространственное разрешение вплоть до атомного масштаба. Успешное развитие фундаментальной прикладной науки, научных исследований, высоких технологий и наукоемкого производства требует нового уровня диагностики. Для развития нанотехнологического производства и исследований гетероструктур необходимо получать количественно-точную информацию об элементном, химическом, фазовом составе, параметрах кристаллической и электронной структуры, типе, концентрации и локализации дефектов, оптических, электрофизических, геометрических и других параметрах и характеристиках любых материалов и твердотельных структур.

Цикл лабораторных работ направлен на освоение методов исследования новых материалов, структур и приборов на их основе для микро-, нано - и оптоэлектроники.

1.4. Место курса в образовательной программе

Лабораторно-практический курс «Современные методы диагностики в наноматериалах. Часть 2», входит в состав третьего модуля «Технология создания и диагностика полупроводниковых наногетероструктур». Цикл лабораторно-практических работ проводиться в весеннем семестре первого года обучения на базе Центра коллективного пользования "Материаловедение и диагностика в передовых технологиях" при Физико-техническом институте им. РАН, оснащенного уникальным диагностическим оборудованием по исследованию структурных, оптических и электрофизических свойств наногетероструктур, не имеющим на сегодняшний день аналогов в России. Курс направлен на освоение практических, технологических и научных навыков в области физики наносистем и наноэлектроники, на изучения научных и технологических основ исследования гетероструктур и приборов, базирующихся на применении полупроводниковых наноструктур. В рамках курса магистры приобретают практические навыки работы на новейшем аналитическом оборудовании.

Данный цикл является специальной технической дисциплиной, овладев которой студенты получают знания, необходимые для успешной профессиональной деятельности и выполнения самостоятельной научной работы. Работа включает в себя освоение теории, приобретение практических навыков в области исследования наногетероструктур и навыков характеризации гетероструктур.

Для успешного освоения курса студентам необходимо обладать знаниями по физике твердого тела, физике полупроводниковых наногетероструктур, физико-химии поверхности, знаниями приборов и устройств на основе полупроводниковых наногетероструктур, знаниями технологии создания и методов роста полупроводниковых соединений, методов исследования структурных, оптических и электрофизических характеристик полупроводниковых наноструктур.

2. Требования к результатам освоения содержания дисциплины

Основные задачи лабораторно-практического курса «Современные методы диагностики в наноматериалах. Часть 2»:

·  Проведение научно-практических исследовательских работ в области диагностики наноматериалов.

·  Ознакомление с принципом действия оборудования, фундаментальными физическими явлениями, лежащими в основе функционирования оборудования, аппаратной реализацией методов исследования гетероструктур.

·  Получение практических навыков работы с диагностическим оборудованием, необходимых для дальнейшей самостоятельной научной работы.

·  Освоение правил техники безопасности при работе с исследовательским оборудованием.

2.1. В результате изучения дисциплины слушатели должны приобрести следующие знания:

·  Физические принципы работы и основные технические характеристики различных современных технологических установок диагностики полупроводниковых наногетероструктур.

·  Типовое научно-технологическое оборудования для характеризации и исследования полупроводниковых структур.

2.2. В результате изучения дисциплины слушатели должны приобрести следующие умения и навыки:

·  Владеть базовыми методами исследования полупровониковых наногетероструктур.

·  Владеть базовыми навыками техники безопасности при работе с технологическим и диагностическим оборудованием.

·  Уметь оформлять технологическую документацию в соответствии с действующими стандартами.

·  Уметь проводить измерения и экспериментальные исследования полупроводниковых наноструктур методами:

·  атомно-силовая микроскопия,

·  динамическая электросиловая микроскопия,

·  рентгеновская дифрактометрия,

·  рентгеновская рефлектометрия,

·  катодолюминесценция,

·  рентгеноспектральный микроанализ,

·  сканирующая электронная микроскопия,

·  просвечивающая электронная микроскопия

3. Содержание курса

3.1. Объем дисциплины и виды учебной нагрузки

Данный научно-исследовательские работы проводятся на базе Центра коллективного пользования Физико-технического института им. РАН. Каждая группа, состоящая из двух студентов, выбирает одну из тематик научно-исследовательской работы и совместно с прикрепленным научным руководителем в течении семестра проводит комплексную диагностику объекта исследования. В процессе преподавания курса предусмотрены следующие виды учебной работы:

№	Виды учебной работы	Количество часов (академ. часов)
1	Научно-исследовательская работа	64
2	Самостоятельная работа	32
4	Самоподготовка (самостоятельное изучение лекционного материала и материала учебников, подготовка к практическим занятиям, текущему контролю и т. д.)	28
5	Вид контроля (промежуточный)	Тестирование
6	Вид итогового контроля	Презентация итогов научно-исследовательской работы Зачет с дифференциро-ванной оценкой
7	Трудоемкость дисциплины	96

3.2. Тематический план курса

№	Номер темы дисциплины	Количество часов
Аудиторная работа	Самостоятельная работа	Всего
Всего	ЛК	ПЗ	ЛР	Другие виды
1	Тема 1. Определение электрического заряда изолированных наноразмерных металлических частиц	64	0	0	0	64	32	96
Тема 2. Исследование сверхрешеток CaF2-CdF2	64	0	0	0	64	32	96
Тема 3. Исследование диффузии титана в керамике Al2O3	64	0	0	0	64	32	96
Тема 4. Просвечивающая электронная микроскопия опаловых структур	64	0	0	0	64	32	96
Тема 5. Исследование эпитаксиальных слоев InGaN	64	0	0	0	64	32	96
Тема 6. Исследование свойств порошковых люминофоров	64	0	0	0	64	32	96
ИТОГО	64	0	0	0	64	32	96

3.3. Содержание курса