Лабораторный практикум

Магистратура 2020/2021

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Статус: Курс обязательный (Материалы. Приборы. Нанотехнологии)

Направление: 11.04.04. Электроника и наноэлектроника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Демишев Сергей Васильевич, Корнеев Александр Александрович, Монахов Иван Сергеевич, Ожегов Роман Викторович, Чулкова Галина Меркурьевна

Прогр. обучения: Материалы. Приборы. Нанотехнологии

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 60

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс направлен на развитие у магистрантов профессиональных компетенций и навыков самостоятельной исследовательской работы в области производственно-технологической деятельности. В трех разделах дисциплины рассматриваются следующие основные вопросы: 1. «Экспериментальные методы низкотемпературной физики конденсированного состояния»; 2. «Методы изучения состава и структуры материалов»; 3. Методы и процессы микро и наноструктурирования материалов. Каждому из трех разделов дисциплины соответствует комплекс практических занятий. В первом разделе студенты выполняют следующие работы: - Устройство азотных и гелиевых криостатов и их применение в низкотемпературном эксперименте; - Методы анализа экспериментальных данных в низкотемпературном эксперименте; - Исследование температурных зависимостей проводимости материалов при низких температурах; - Исследование низкотемпературных свойств материалов спектроскопическими методами; - Исследование температурной зависимости показателя преломления титаната стронция; - Исследование магнитных свойств материалов магниторезонансными методами. Во втором разделе выполняются работы: - Определение ориентировки кристаллов рентгенографическим методом; - Определение фазового состава и параметров решетки кристаллических материалов методом рентгеновской дифракции; - Изучение несоответствия параметров решеток и напряженного состояния в эпитаксиальных полупроводниковых гетероструктурах; - Определение толщины, плотности и шероховатости границ раздела наноразменых пленок; - Анализ геометрии и структуры наночастиц методом трансмиссионной электронной микроскопии; - Определение элементного состава материалов методом микрорентгеноспектрального анализа. В третьем разделе: - Знакомство с технологическими процессами создания тонких металлических пленок. Параметры процессов; - Методы контроля и анализа топологии наноструктур, знакомство с микроскопами: интерференционным оптическим, электронным, атомно-силовым микроскопом; - Методы контроля электрофизических характеристик тонких пленок; - Технология изготовления наноструктур. Основные этапы создания детекторов на основе тонких пленок; - Методы получения планарных структур: осаждение, травление; - Литография оптическая и электронная. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов в ходе проведения лабораторных работ и экзамена.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Лабораторный практикум» являются развитие у магистрантов профессиональных компетенций и навыков самостоятельной исследовательской работы в области производственно-технологической деятельности.

Планируемые результаты обучения

Знает: - фундаментальные понятия, законы, теории классической и современной физики; - современные проблемы физики; - экспериментальные основы низкотемпературной физики конденсированного состояния и терагерцовой спектроскопии.
Умеет: - абстрагироваться от несущественного при моделировании реальных физических ситуаций; - пользоваться своими знаниями для решения фундаментальных и прикладных задач; - делать правильные выводы из сопоставления результатов теории и эксперимента; - делать качественные выводы при переходе к предельным условиям в изучаемых проблемах; - видеть в технических задачах физическое содержание; - эффективно использовать информационные технологии и компьютерную технику.
Владеет: - навыками освоения большого объема информации; - самостоятельной работы в лаборатории и Интернете; - культурой постановки и моделирования физических задач; - навыками грамотной обработки результатов опыта и сопоставления с теоретическими данными; - практикой исследования и решения теоретических и прикладных задач; - навыками эксперимента и теоретического анализа реальных задач низкотемпературной физики конденсированного состояния.
Знает: - фундаментальные понятия, законы, теории классической и современной физики; - физические основы современных методов анализа элементного состава материалов; - физические основы методов структурных исследований.
Умеет: - делать правильные выводы из сопоставления результатов теории и эксперимента; - осваивать новые предметные области, теоретические подходы и экспериментальные методики; - получать наилучшие значения измеряемых величин и правильно оценить степень их достоверности; - эффективно использовать информационные технологии и компьютерную технику; - планировать, организовывать и проводить физические научные исследования.
Владеет: - навыками освоения большого объема информации. - навыками проведения и обработки данных дифракционных и спектральных экспериментов; - навыками работы с программными пакетами физико-математического моделирования.
Знает: - способы нанесения тонких металлических и диэлектрических слоев; - основные методы и процессы микро и наноструктурования материалов; - принципы работы электронного и атомно-силового микроскопов.
Умеет: - пользоваться своими знаниями для решения технологических задач; - осваивать новые предметные области, теоретические подходы и экспериментальные методики; - эффективно использовать информационные технологии и компьютерную технику для достижения необходимых результатов; - планировать, организовывать и проводить технологические исследования.
Владеет: -навыками проведения и обработки данных экспериментов; - навыками работы с технологическими установками.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Экспериментальные методы низкотемпературной физики конденсированного состояния.
Принципы устройства азотных и гелиевых криостатов. Методика обработки экспериментальных данных. Методы исследования проводимости полупроводников и металлов при низких температурах. Интерферометр Фабри-Перо. Методы управления поляризацией терагерцового излучения. Дифракционной решетка в терагерцовом диапазоне частот. Определение показателя преломления. Интерферометр Маха-Цандера. Температурная зависимость показателя преломления титаната стронция в тера-герцовой области. Электронный парамагнитный резонанс.
Тема 2. Методы изучения состава и структуры материалов.
Теоретические основы дифракционных методов исследования структуры материалов. Рентгеновские методы исследования структуры материалов. Дифракция электронов. Методы анализа поверхностных слоев материалов. Анализ элементного состава материалов.
Тема 3. Методы и процессы микро и наноструктурирования материалов.
Сверхпроводниковые квантовые детекторы на основе неравновесных явлений в сверхпроводниках. Болометры на основе явления разогрева электронов в сверхпроводниках. Технология изготовления наноструктур.

Элементы контроля

Лабораторная работа (выполнение практических экспериментальных заданий, обсуждение результатов)
Оценки выставляются по 10-ти балльной шкале. В случае высокого качества оформления отчета и высокого уровня изложения материала студентам, получающим от 10 до 6 баллов, по решению преподавателя может быть добавлен 1 повышающий балл.
Экзамен
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi (http://meet.miem.hse.ru/). К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию ответов, высланному преподавателем на корпоративные почты студентов накануне экзамена. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение минута и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.5 * Лабораторная работа (выполнение практических экспериментальных заданий, обсуждение результатов) + 0.5 * Экзамен

Программа дисциплины