Магистратура 2022/2023

Материалы твердотельной электроники

Статус: Курс обязательный (Прикладная электроника и фотоника)

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, 3, 4 модуль

Формат изучения: с онлайн-курсом

Онлайн-часы: 50

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Монахов Иван Сергеевич, Пугач Наталия Григорьевна

Прогр. обучения: Прикладная электроника и фотоника

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 48

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Материалы твердотельной электроники» направлена на ознакомление с основными положениями, которые подготовят базу для изучения остальных курсов на магистерской программе «Наноэлектроника и квантовые технологии». Курс состоит из двух частей. В первом полугодии уделяется внимание строению кристаллической структуры твердых тел и простейшим моделям, учитывающим взаимодействие между атомами или молекулами и позволяющими рассчитать различные физические свойства материалов (теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение, фазовые переходы). В нем также рассматриваются важные для твердотельной электроники физические явления, связанные с электронной системой, в частности, явления переноса и квантовые явлениям в металлах и полупроводниках. Будут даны ознакомительные понятия о принципиально квантовых коллективных явлениях магнетизма и сверхпроводимости. Разделы второго полугодия дисциплины посвящены основным материалам твердотельной электроники: магнетикам, диэлектрикам, полупроводникам, а также тонким пленкам. Курс является базой для подготовки специалистов по приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ «Индустрия наносистем и материалов», критических технологий РФ «Нанотехнологии и наноматериалы», «Технологии создания электронной компонентной базы» и «Технологии наноустройств и микросистемной техники».

Цель освоения дисциплины

• Целью дисциплины является формирование у обучающихся систематизированных представлений о материалах, являющихся основой современных устройств твердотельной электроники, а также их физических свойствах и областях применения.

Планируемые результаты обучения

• Владеть базовыми методами анализа колебательных систем; представлениями о возможных типах симметрии кристаллической решетки.
• Владеть классификацией полупроводниковых материалов.
• Владеть методиками определения электрических свойств твердых диэлектриков.
• Знать виды поляризации диэлектриков.
• Знать классификацию магнитных материалов, физические величины и соотношения, описывающие их магнитные свойства.
• Знать модели электропроводности твердых тел; определение кристаллических решёток, их математическое представление и его свойства.
• Знать реализующиеся механизмы роста тонких пленок в зависимости от сочетаний материалов пленки и подложки, методы нанесения наноразмерных пленок, размерные эффекты в тонких пленках, эффект перколяции, физические свойства нанопористых пленок, многослойных пленочных структур, их области применения.
• Знать физические величины и соотношения, описывающие физические свойства полупроводниковых материалов.
• Знать физические основы явления сверхпроводимости, различия между сверхпроводниками I и II рода, физические свойства сверхпроводящих материалов.
• Уметь использовать справочные данные для анализа типа связи в конкретном кристалле; рассчитывать дифракционные картины в простейших случаях рентгеновского облучения кристаллов.
• Уметь оценивать влияние внешних факторов на магнитные свойства материалов и осуществлять выбор требуемого материала исходя из стоящих перед ним практических задач.
• Уметь прослеживать связь свойств полупроводников с их атомным строением и кристаллической структурой.
• Уметь учитывать влияние внешних факторов на физические свойства полупроводников при решении практических задач в своей профессиональной деятельности.
• Уметь учитывать влияние различных физических факторов на свойства диэлектрических материалов в процессе их эксплуатации.

Содержание учебной дисциплины

• Введение в физику твердого тела
• Электронные свойства твердых тел
• Магнитные материалы
• Диэлектрические материалы
• Полупроводниковые материалы
• Тонкие пленки в твердотельной электронике

Элементы контроля

• Практические занятия 3
• Коллоквиум 3
• Практические занятия 4
• Контрольная работа 4
• Устный экзамен 4

Промежуточная аттестация

• 2022/2023 учебный год 4 модуль
  0.2 * Коллоквиум 3 + 0.1 * Практические занятия 3 + 0.2 * Контрольная работа 4 + 0.4 * Устный экзамен 4 + 0.1 * Практические занятия 4

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Введение в теорию электропроводности и сверхпроводимости, Квасников, И. А., 2016
• Материаловедение : учеб. для бакалавров, Бондаренко, Г. Г., 2013
• Материаловедение полупроводников и диэлектриков : учебник для вузов, Горелик, С. С., 2003
• Материалы электронной техники : учебник для вузов, Пасынков, В. В., 2003

Рекомендуемая дополнительная литература

• Епифанов Г.И. - Физика твердого тела - Издательство "Лань" - 2011 - 288с. - ISBN: 978-5-8114-1001-9 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2023
• Квеглис, Л. И. Диссипативные структуры в тонких нанокристаллических пленках [Электронный ресурс] : монография / Л. И. Квеглис, В. Б. Кашкин ; отв. ред. В. Ф. Шабанов. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2011. - 204 с. - ISBN 978-5-7638-2101-7. - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/441845
• Кравченко, В. Ф. Электродинамика сверхпроводящих структур. Теория, алгоритмы и методы вычислений : монография / В. Ф. Кравченко. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2006. — 280 с. — ISBN 5-9221-0704-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/59431 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Сорокин В.С., Антипов Б.Л., Лазарева Н.П. - Материалы и элементы электронной техники. Активные диэлектрики, магнитные материалы, элементы электронной техники - Издательство "Лань" - 2016 - 384с. - ISBN: 978-5-8114-2002-5 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/71735
• Энергетическая релаксация в примесных металлах, двумерном электронном газе в AlGaAs-GaAs, сверхпроводниковых пленках NbN и детекторы субмиллиметрового и ИК излучения на их основе: Монография / Чулкова Г.М., Корнеев А.А., Смирнов К.В. - М.:МПГУ, 2012. - 140 с.: ISBN 978-5-4263-0118-4

Авторы

• Пугач Наталия Григорьевна
• Монахов Иван Сергеевич
• Романова Татьяна Валентиновна