Программа дисциплины Материалы электронной техники для направления/ 210100. 62 «Электроника и наноэлектроника»

Скачать 179.94 Kb.

Название	Программа дисциплины Материалы электронной техники для направления/ 210100. 62 «Электроника и наноэлектроника»
Дата публикации	04.07.2013
Размер	179.94 Kb.
Тип	Программа дисциплины

100-bal.ru > Экономика > Программа дисциплины

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального

исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций

Программа дисциплины Материалы электронной техники

для направления/ 210100.62 «Электроника и наноэлектроника» подготовки бакалавра

Автор программы: Васильевский В.В. доцент vvasil@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры Микросистемной техники,материаловедение и технологии

Зав.кафедрой В.П.Кулагин «___»____________ 2012 г
Рекомендована секцией УМС «___»____________ 2012 г

Председатель
Утверждена УС Факультет электроники и телекоммуникаций

«___»_____________2012 г.

Ученый секретарь ________________________

Москва, 2012_

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.

1. Цели и задачи дисциплины

Научить студентов правильно оценивать и выбирать материалы для создания устройств электроники, обеспечивающие их надежность, долговечность, оптимальные массогабаритные и экономические характеристики на основе знания структуры и свойств материалов, а также методов воздействия на них.

1. Установление зависимости между составом, структурой и свойствами материалов,

2. Изучение физической природы явлений, происходящих в проводниковых, резистивных, полупроводниковых, диэлектрических, магнитных и других материалах, используемых в электронике, при воздействии на них различных факторов в условиях производства и эксплуатации;

3. Изучение основных групп материалов, их свойств и областей применения.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина требует наличия у студента знаний, умений и навыков, полученных в ходе изучения дисциплин «Химия» ( 2 ) «Физика» (2-4 семестры), «Физика твёрдого тела»( 3 ). Для изучения дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями:

ОК-10 – Способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

ПК-1 – Способность представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики.

ПК-2 – Способность выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат.

ПК-6 – Способность собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии.

ПК-14 – Способность выполнять работы по технологической подготовке производства материалов и изделий электронной техники.

ПК-18 – Способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области электроники и наноэлектроники.

ПК-21 – Готовность анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций.

Дисциплина «Материалы электронной техники» является предшествующей для

изучения дисциплины »"Электронно- и ионнолучевое оборудова ние":"Оборудование для получения тонкоплёночных структур" и "Методы исследования материалов и структур микро- и наноэлектроники" .

3. Требования к результатам освоения дисциплины:
В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: физическую сущность явлений, происходящих в материалах в условиях производства и эксплуатации; их взаимосвязь со свойствами; основные свойства современных материалов;

Уметь: оценивать поведение материала и причины отказов устройств электроники при воздействии на них различных эксплуатационных факторов: обоснованно выбирать материал и при необходимости его обработку для получения необходимой структуры и свойств, обеспечивающих высокую надежность и долговечность элементов электронной техники;

Владеть: навыками выбора материалов различного назначения, а также работы с приборами, позволяющими определять свойства и оцени

ния; рассчитывать ионно-легированные профили распределения примесей; качественно определять траекторию электронного пучка в сложном электрическом поле; анализировать и выбирать элементную базу элионного оборудования; оценивать применение элионного оборудования в новых областях техники и технологий.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Вид учебной работы	Всего часов	3	4	-
Общая трудоемкость дисциплины	288
Аудиторные занятия (всего)	162
В том числе:
Лекции	72	36	36
Практические занятия (ПЗ)	90	45	45
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)		18	18
Самостоятельная работа (всего)	126
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы

Промежуточная аттестация (экзамен)		36	36
Общая трудоемкость часы	288
Общая трудоемкость часы

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Проводниковые и резистивные материалы	Классификация материалов по составу, свойствам и назначению. Строение материалов. Дефекты кристаллического строения. Кристаллизация. Классификация, комплекс требований, предъявляемых к проводниковым материалам различного назначения: электропроводность, теплопроводность, механические, коррозионные свойства, стабильность по температуре и во времени, технологические свойства и т.п. Факторы, влияющие на электропроводность. Использование измерений удельного электросопротивления для исследований изменений структуры материалов в результате их обработки. Металлы и сплавы для проводников, основные требования. Медь, влияние примесей, способы упрочнения. Проводниковые сплавы на основе меди. Серебро, золото, платина, никель и сплавы на их основе. Металлы и сплавы высокого электросопротивления, назначение и основные требования. Сплавы для резисторов постоянных и переменных. Углеродистые и безуглеродистые пленочные резисторы. Сплавы для нагревателей на никелевой, железной основе, на основе тугоплавких металлов, платины. Материалы для микросхем, Фильерный и литой микропровод. Особенности тонкопленочных материалов для резисторов и проводников, понятие о принципах получения, основные параметры, определяющие совместимость материалов, в том числе в интегральных микросхемах: КТР. адгезии, диффузионные характеристики и т.д. Контактные материалы для разрывных и скользящих контактов. Криопроводники. Особенности свойств и принцип получения. Понятие о сверхпроводниках: параметры, сверхпроводящие материалы, применение для создания магнитных полей большой мощности. Эффект Джозефсона и устройства на его основе для создания сверхпроводников для ЗУ.
2.	Магнитные материалы.	Классификация материалов по их отношению к магнитному полю. Ферромагнитные материалы. Обменное взаимодействие. Доменная структура, магнитная анизотропия. Намагничивание и перемагничивание, магнитный гистерезис, влияние структуры. Магнитные свойства в переменных полях, потери на перемагничивание. Магнитная проницаемость. Зависимость магнитных свойств от температуры, точка Кюри. 2.1 Магнитно-мягкие материалы. Металлические магнитно-мягкие материалы: структура, свойства, особенности обработки. Сталь, железо-никелевые, железо-кобальтовые и железо-алюминиевые сплавы. Магнитно-мягкие ферриты. 2.2 Магнитно-твердые материалы. Металлические магнитно-твердые материалы; структура, свойства, особенности обработки. Магнитно-твердые ферриты. Интерметаллические магнитно-твердые материалы. Материалы для записи и хранения информации. 2.3. Магнитные материалы се специальными свойствами.
3.	Полупроводниковые материалы.	Физико-химическая природа полупроводимости — 4ч. Критерии, описывающие общие свойства полупроводников. Типы химической связи и механизмы переноса носителей заряда в металлах, полупроводниках и диэлектриках. Температурные коэффициенты электросопротивления, Ковалентная связь, гибридизация волновых функций валентных электронов в полупроводниках. Кристаллическая структура моноатомных полупроводников 1VB – V11B трупп. Сильные и слабые связи в полупроводниках, гетеродесмия, анизотропия свойств монокристаллов. Особенности свойств и применения полупроводников в микроэлектронных устройствах (МЭУ). Моноатомные алмазоподобные полупроводники. Аллотропические формы углерода, различия в схемах их гибридизации и в свойствах. Природные и синтетические алмазы, собственные и примесные, безазотные и азотные, нелегированные и легированные. Структура, свойства и применение в электронике полупроводниковых алмазов. Углеродные и алмазные пленки, их формирование и применение. Германий и кремний. Требования к германию и кремнию, предназначенным для изготовления МЭУ, Исходные материалы для получения чистых германия и кремния, общее описание технологии их переработки. Получение объемных поликристаллов. Способы получения монокристаллов. Фазовые диаграммы равновесия полупроводник-примесь. Макродиаграммы. Вырожденная эвтектика, солидус, их природа. Качественные характеристики растворимости примеси в полупроводниках: равновесный коэффициент растворимости, его практическое значение, эффективный коэффициент растворимости. Нелегированные и легированные полупроводники. Получение и свойства монокристаллов германия и кремния. Высокочистый и высокосовершенный монокристалл. Получение монокристаллов германия, кремния методами направленной кристаллизации, зонного переплава и Чохральского. Принципы, этапы, результаты. Параметры, определяющие качество монокристаллов германия и кремния, принципы их определения в соответствии со стандартом. Система обозначений монокристаллов германия и кремния в соответствии со стандартом. Поведение примесей в моноатомных алмазоподобных полупроводниках. Изовалентные и неизовалентные примеси в германии и кремнии, их поведение: мелкие и глубокие, медленные и быстрые. Собственные и примесные полупроводники. Слабо, средне и сильно легированные германий и кремний, влияние степени легирования на комплексы их электрофизических характеристик при нормальной и повышенной температурах. Особенности диффузии примесей в германии и кремнии: корреляция коэффициента диффузии примеси с пределом ее растворимости и коэффициентом ее распределения. Направления применения германия и кремния в'МЭУ. Дефекты в алмазоподобных моноатомных полупроводниках. Классификация дефектов в германии и кремнии в соответствии со стандартом. Макро- и микродефекты. Структурные и кристаллические дефекты. Способы их выявления, их влияние на электрофизические параметры полупроводников и характеристики полупроводниковых приборов и МЭУ. Общие представления об электронике дефектов и требования к материалам для микроэлектроники по степени совершенства кристаллической структуры. Точечные дефекты в алмазоподобных полупроводниках. Происхождение точечных дефектов, их поведение, комплексообразование и влияние на свойства полупроводников. Линейные дефекты в алмазоподобных полупроводниках. Дислокации в алмазоподобных полупроводниках. Типы дислокаций и их системы скольжения. Энергетика и электроника дислокаций, их влияние на энергию кристалла и его зонную структуру. Плотность дислокаций, методы их наблюдения и определения плотности, скольжение и взаимодействие дислокаций между собой и с дефектами других типов. Хрупкость и пластичность алмазоподобных полупроводников. Контролируемое использование дислокационной структуры полупроводников в технологии МЭУ: геттерирование быстрых примесей, резка монокристаллов, скрайбирование пластин и пр. Пленочные алмазоподобные моноатомные полупроводники. Получение, характеристики" и применение в микроэлектронике эпитаксиальных пленок кремния. Автоэпитаксйальные и гетероэпитаксиальные структуры. Проблемы автолегирования .эпитаксиальных пленок. Дефекты эпитаксиальных кремниевых структур, возможности предотвращения их образования и уменьшения их плотности посредством постэпитаксиальной обработки. Примеры обозначений кремниевых эпитаксиальных структур. Структуры «кремний на сапфире». Получение и свойства монокристаллического сапфира, особенности характеристик и применения структур КНС. Поликристаллические пленки кремния. Получение, морфология, свойства и применение в микроэлектронике нелегированных и легированных поликристаллических пленок кремния. Аморфные пленки кремния. Стеклообразное и аморфное состояние слоев кремния. Получение, морфология, характеристики и применение в микроэлектронике аморфных негидрогенизированных и гидрогенизированных нелегированных и легированных слоев аморфного кремния. Пористый кремний. Методика получения пористых слоев на монолитной подложке кремния. Особенности морфологии пористого кремния. Свойства пористых кремниевых слоев, их применение в фотолюминисцентных и иных кремниевых МЭУ. Нитевидные кристаллы кремния. Получение, строение, свойства и применение нитевидных кристаллов-«усов» кремния, Алмазоподобные полупроводниковые соединения. Принципы формирования полупроводниковых соединений (ППС) типа АВ: «несимметричные» и «симметричные» ППС. «Симметричные» ППС: образование, кристаллическое строение, схема гибридизации, зонная структура. Сфалерит, вюрцит, политипы. Электронная концентрация ППС. ППС типа АВ и АВ: составляющие их химической связи, влияние соотношения составляющих связи на зонную структуру и комплекс электрофизических параметров ППС. Фазовые диаграммы равновесия двойных ППС типа АВ и АВ. Стехеометрия и нестехиометрия, их влияние на зарядовое состояние ППC. Поведение примесей в ППС типа АВ и АВ. Замещение ППС типа АВ – принцип замещения и закономерности изменения свойств в твердых растворах на основе соединений АВ и АВ. Нелегированные и легированные незамещенные и замещенные соединения типа АВ и АВ. Система обозначений объемных монокристаллов ППС типа АВ. Гетероэпитаксиальные структуры на основе ППС типа АВ. Получение, электрофизические и оптические свойства и применение гетероструктур с использованием трех-, четырех-, пяти- и шестикомпонентных нелегированных и легированных твердых растворов на базе соединений АВ, Система обозначений гетероэпитаксиальных структур на базе соединений АВ. Полупроводниковые сверхрешетки. Поверхностные эффекты в полупроводниках. Понятие о критической толщине полупроводниковой пленки, приводящей к образованию поверхностей псевдоморфной сверхрешетки. Сверхрешетки с чередующимся узкозонными и широкозонными, нелегированными и легированными, ненапряженными и напряженными слоями. Закономерности изменения зонных структур сверхрешеток. Квантовые эффекты в сверхрешетках, их влияние на электрофизические параметры отдельных типов сверхрешеток. Применение сверхрешеток в устройствах микроэлектроники и наноэлектроники. Другие типы полупроводниковых соединений. Соединения типа АВ и АВ, оксидные ППС, халькогенидные стеклообразные ППС и др. Тройные ППС. Принципы формирования тройных ППС ABC тетраэдрического типа.
4.	. Диэлектрические материалы.	Поляризация диэлектриков. Виды поляризации. Диэлектрическая проницаемость, ее зависимость от температуры и частоты внешнего поля. Полярные и неполярные диэлектрики. Электропроводность диэлектриков. Удельное объемное и поверхностное сопротивление, их зависимость от структуры материала, температуры и других факторов. Диэлектрические потери, их виды и характеристики: активная мощность, угол и тангенс угла диэлектрических потерь, их температурно-частотные зависимости. Пробой и электрическая прочность диэлектриков. Зависимость электрической прочности от структуры материала, его толщины, однородности электрического поля и других факторов. Стойкость диэлектриков к эксплуатационным условиям: механическим нагрузкам, температуре, влажности, химическим реагентам. излучению и т.д. 4.1. Электроизоляционные и конденсаторные материалы, Полимеры, пластмассы, композиционные материалы, лаки эмали, компаунды, эластомеры, стекла, ситаллы, керамика. 4.2. Активные диэлектрики. Материалы твердотельных лазеров, сегнето- и пьезоэлектрики, электреты, жидкокристаллические материалы. Материалы со специальными свойствами

6. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудо-емкость (часы/зет)
1	1	Металлографический анализ металлов и сплавов	4,5/0,125
2.	2	Электрические свойства металлов и сплавов	4,5/0,125
3.	2	Изучение влияния химического состава, обработки и условий испытании на магнитные характеристики магнитомягких материалов	4,5/0,125
4	1	Изучение диаграмм состояния двойных сплавов методами металлографического и термического анализа	4,5/0,125
5	3	Изучение дефектов кристаллической структуры и фазовых диаграмм полупроводниковых материалов	4,5/0,125
6	4	Изучение электрической прочности твёрдых диэлектриков	4,5/0,125
7	4	Изучение удельных электрических сопротивлений твёрдых диэлектриков	4,5/0,125
8	4	Поляризация и диэлектрические потери в твёрдых диэлектриках	4,5/0,125

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

Пасынков В.В., Сорокин B.C., Материалы электронной техники, М,: «Высшая школа», 1986.267с.
Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. М.: «Энергия». 1981.
Горелик С.С., Дашевский М.Я.. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. М.: «Металлургия», 1988. 574 с.
. Вульф Б.К. Диэлектрические материалы. М: МИЭМ, 1974. 254 с.
Материалы для производства изделий электронной техники. Г.Н. Кадыкова, Г.С. Фонарев и др. М.: «Высшая школа», 1986. 247 с.
Электрорадиоматериалы, Под ред. Б.М.Тареева. М,: «Высшая школа», 1978. 336 с, Кадыкова Г.Н.. Магнитные материалы в радиоэлектронике. М: МИЭМ, 1970. 111с.
Кабанова Т. А.. Электрофизические свойства твердых диэлектрических материалов. М: МИЭМ, 2000, 78 с,

б) дополнительная литература

8. Конструкционные свойства пластмасс (физико-химические основы

применения). Под ред. Э. Бэра. М.: «Химия», 1967. 463 с.

9. Марихин В, А., Мясникова Л,П„ Надмолекулярная структура полиме

ров. Л,: «Химия», 1977. 238 с.

10. Кадыкова Г.Н.. Сверхпроводящие материалы. М: МИЭМ. 1990. 36 с.

11. Кабанова Т.А., Воздействие ионизирующих излучений на электрофизические свойства диэлектриков, М: МИЭМ, 1998. 58 6.

в) программное обеспечение

Не используются

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

Не используются.

Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Лаборатория металлографического анализа: металломикроскопы, коллекции металлографических шлифов, альбомы микрофотографий, плакаты с изображениями фазовых диаграмм равновесия, Периодическая система химических элементов, проекционный телевизор с компьютерным управлением.

Лаборатория физических свойств материалов: установка бесконтактного электродинамического измерения поверхностного электрического сопротивления тонких резистивных пленок на ситалловых подложках, комплект образцов, персональный компьютер; установка трансформаторного типа для измерения петли магнитного гистерезиса магнитномягких материалов, комплект образцов, персональный компьютер.

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 210100.62 - Электроника и наноэлектроника.

Программу составил

доцент кафедры Микросистемной техники,

материаловедения и технологии

Васильевский В.В.

Настоящая рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры «___»____________2012 г. протокол №____ и рекомендована к применению в учебном процессе.

Заведующий кафедрой

Микросистемной техники,

материаловедения и технологии

Кулагин В.П.

«___» __________ 2012 г.
Срок действия программы продлен на:
20__/20__ уч.год_______________________________________.

(подпись зав. кафедрой)

20__/20__ уч.год_______________________________________.

(подпись зав. кафедрой)

20__/20__ уч.год_______________________________________.

(подпись зав. кафедрой)

20__/20__ уч.год_______________________________________.

(подпись зав. кафедрой)

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Программа дисциплины «Материалы электронной техники» для направления/... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Учебно-методический комплекс по дисциплине «материалы и элементы электронной техники» Дисциплина «материалы и элементы электронной техники» входит в цикл общепрофессиональных дисциплин направления 210100 «Электроника...
	Программа дисциплины «Основы технологии электронной компонентной... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 210100 Электроника...		Программа дисциплины «Методология инновационного инженерного проектирования»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки магистра...
	Программа дисциплины «Методология инновационного инженерного проектирования»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки магистра...		Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину,... ...
	Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину,... ...		Программа дисциплины «Оборудование для получения тонкопленочных структур»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 210100....
	Программа дисциплины «Физические основы микро- и наноэлектроники»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 210100...		Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом... Нормативные документы для разработки ооп бакалавриата по направлению подготовки 210100 Электроника и наноэлектроника
	Рабочая программа учебной дисциплины м № Иностранный язык Код и название... ...		Программа дисциплины «Проектирование и технология электронной компонентной базы» Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 210100 Электроника...
	Программа дисциплины «Основы конструирования оборудования мнт» для... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Программа дисциплины «Основы принятия решений при проектировании... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Программа дисциплины «Основы принятия решений при проектировании... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 210100 Электроника...

Программа дисциплины Материалы электронной техники для направления/ 210100. 62 «Электроника и наноэлектроника»

Похожие: