Материалы твердотельной электроники

Магистратура 2021/2022

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

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс по выбору

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, 1-4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Монахов Иван Сергеевич, Пугач Наталия Григорьевна

Прогр. обучения: Наноэлектроника и квантовые технологии

Язык: русский

Кредиты: 10

Контактные часы: 96

Полная версия программы учебной 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

Практическое занятие 1
Контрольная работа 3
Устный экзамен
Преподаватель вправе освободить от прохождения экзамена студентов, с выставлением им во время сессии оценки по промежуточной аттестации, соответствующей накопленной оценке без учёта веса экзамена (то есть сумма весов всех элементов контроля, за исключением экзамена, приравнивается к единице). Преподаватель объявляет свое решение не позднее, чем на последнем занятии до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы официальные каналы передачи информации, используемые в процессе обучения. По желанию студентов, они могут отказаться от выставления оценки без проведения экзамена и сдать его, о чем сообщают преподавателю не позднее последнего занятия.
Контрольная работа 4
Практическое занятие 2
Практическое занятие 3
Практическое занятие 4
Контрольная работа 1
Коллоквиум

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 4 модуль
0.05 * Практическое занятие 2 + 0.05 * Практическое занятие 1 + 0.1 * Контрольная работа 4 + 0.05 * Практическое занятие 4 + 0.05 * Практическое занятие 3 + 0.1 * Контрольная работа 3 + 0.1 * Контрольная работа 1 + 0.1 * Коллоквиум + 0.4 * Устный экзамен

Программа дисциплины