5. ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ, СПЕЦИАЛЬНЫЕ И ДИСЦИПЛИНЫ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ, ВКЛЮЧЕННЫЕ В ПРОГРАММУ ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО ЭКЗАМЕНА И ИХ СОДЕРЖАНИЯ
5.1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИН
ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ.
Структура и симметрия твердых тел; прямая и обратная решетки; тензорное описание физических свойств кристаллов; материальные тензоры; зонная структура твердых тел; диэлектрики, полупроводники и металлы; влияние примесей и внешних полей на энергетический спектр электронов в кристалле; приближение эффективной массы; классическая и квантовая теория колебаний решетки; фононы; упругие свойства кристаллов; статистика электронов в твердых телах; явления переноса; кинетическое уравнение Больцмана; электропроводность металлов и полупроводников; сверхпроводимость; оптические свойства твердых тел; диэлектрические и магнитные свойства; магнитное упорядочение; спиновые волны.
ФИЗИКО-ХИМИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Физико-химия наноструктурированных материалов: термодинамика поверхности, процессы на поверхности и в приповерхностных слоях; адсорбция и десорбция; поверхностная энергия и ее анизотропия; реконструкция и релаксация поверхностей; обработка поверхности и условия сохранения ее свойств; механизмы роста на поверхности (механизм Странского-Крастанова и др), основы физической химии наносистем; уравнения и характеристики условий термодинамической стабильности межфазных границ в наносистемах; особенности поверхностных процессов в микро- и наноструктурах: размерные эффекты и фазовые переходы; зародышеобразование, кластерообразование и формирование наноструктур; самоорганизация наноразмерных упорядоченных структур; физико- химические эффекты в туннельно-зондовой нанотехнологии; локальные химические электронно стимулированные реакции.
Экспериментальные методы исследования и метрология
Экспериментальные методы исследования и метрология: метрологические проблемы в исследованиях микро- и наноструктур: понятие многократного измерения и метрологического обеспечения; проблемы интерпретации электронно-микроскопических и микрозондовых изображений наноструктур, пространственное и энергетическое разрешение, приборные, схемные и системные ограничения, шумы; фундаментальные термодинамические и квантовомеханические ограничения на точность и величины измерений; статистические методы обработки результатов измерений физических и биологических объектов: точность измерений, классификация погрешностей и способов их обнаружения, функции распределения рез9льтатов наблюдения, математическое ожидание, среднеквадратичное отклонение, доверительный интервал и доверительная вероятность, критерии согласия Пирсона и Колмогорова; основные параметры микро- и нанообъектов, регистрируемые в эксперименте: степень кристаллического совершенства, особенности энергетической структуры микро- и нанообъектов, особенности симметрии объектов, механизмы транспорта носителей тока, кинетические коэффициенты носителей тока в нанообъектах оптические характеристики микро- и нанообъект физические принципы, положенные в основу измерений, определяющих параметры объектов исследования, физические ограничения экспериментальных методов определения геометрических, механических, концентрационных, оптических и электрических параметров физических и биологических систем; бесконтактные (неразрушающие) и контактные методы диагностики; методы измерения параметров объема физических и биологических тел; методы исследования свойств поверхности.
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ.
Основы технологических процессов в производстве материалов электронной техники; кинетические, диффузионные и поверхностные явления и межфазные взаимодействия в технологических процессах; физические основы вакуумной, ионно-плазменой, электронно-лучевой и лазерной технологии; основы технологии изготовления приборов и устройств вакуумной, плазменной, твердотельной и микроэлектроники; автоматизация процессов производства электронных приборов и устройств; эксплуатация и сервисное обслуживание технологического оборудования.
КВАНТОВАЯ И ОПТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА.
Способы описания и характеристики электромагнитного излучения оптического диапазона; физические основы взаимодействия оптического излучения с квантовыми системами; энергетические состояния квантовых систем; оптические переходы, структура спектров; ширина, форма и уширение спектральных линий; оптические явления в средах с различными агрегатными состояниями; усиление оптического излучения; активные среды и методы создания инверсной населенности; насыщение усиления в активных средах; генерация оптического излучения; нелинейно-оптические эффекты; основные типы когерентных и некогерентных источников оптического излучения; физические принципы и основные элементы для регистрации, модуляции, отклонения, трансформации, передачи и обработки оптического излучения.
6. ВОПРОСЫ ПО ДИСЦИПЛИНАМ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА
ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ .
Кристаллографические категории и сингонии.
Элементы симметрии кристаллических структур. Решетки Бравэ.
Классификация дефектов. Дефекты по Френкелю и Шоттки
Дислокации.
Метод Дебая - Шеррера.
Диэлектрические свойства кристаллов.
Решетки Бравэ.
Прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты.
Метод Дебая - Шеррера. Индицирование дебаеграмм. Фазовый анализ.
Устройства и принцип просвечивающего электронного микроскопа.
ФИЗИКО-ХИМИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Классификация и методы получения нанокластеров и наноструктур.
Изотермическая работа образования поверхности. Формула Баккера. Избыточные поверхностные термодинамические потенциалы.
Понятие толщины поверхностного слоя.
Поверхностная энергия. Анизотропия поверхностной энергии. Принцип Гиббса-Кюри. Теорема Вульфа о равновесной форме монокристалла. Среднее поверхностное натяжение монокристалла.
Структурные особенности твердотельных наноструктур. Дефекты и напряжения в наноструктурах. Структурные фазовые переходы в наноструктурах. Период решетки в зависимости от диаметра наночастицы. Магические числа.
Тепловые свойства. Зависимость давления и температуры плавления наночастиц от их размеров. Теплоемкость нанокластеров. Термическое расширение.
Тонкие наноструктурированные пленки и способы их получения: гетероэпитаксия и различные механизмы роста кристаллов на поверхности (режим роста Франка -Ван дер Мерва, Вольмера Вебера, Странски-Крастанова), метод CVD/ PVD.
Пористые тела и методы их получения. Классификация пористых тел. Количественные характеристики пористых тел и порошков. Цеолиты. Поверхность пористых сорбентов.
Нуклеация и рост нанокластеров в нанопорах вещества. Нуклеация и рост кластеров гидроксида железа в нанопорах.
Кластерные модели: термодинамичская, квантово-статистическая, компьютерные модели кластеров, фрактальные, оболочечные.
Экспериментальные методы исследования и метрология
Метод ЭПР.
Метод ЯМР.
Паразитные составляющие термо-ЭДС в двух зондовом методе измерения удельного сопротивления и пути их устранения.
Метод рентгеновского флюресцентного анализа. Возможности метода в исследованиях материалов и структур твердотельной микро- и наноэлектроники.
Метод растровой электронной микроскопии. Возможности метода в исследованиях материалов и структур твердотельной микро- и наноэлектроники.
Метод зондовой туннельной микроскопии. Возможности метода в исследованиях материалов и структур твердотельной микро- и наноэлектроники.
Методы емкостной спектроскопии для исследования параметров полупроводниковых материалов и структур. Возможности метода в исследованиях материалов и структур твердотельной микро- и наноэлектроники.
Метод Ван-дер-Пау.
Особенности измерения ЭДС – Холла в переменных электрических и магнитных полях.
Особенности аппаратной реализации метода измерения диффузионной длины носителей заряда.
Основы технологии материалов
Понятия технологического процесса. Виды технологического процесса.
Эффективный коэффициент распределения атомов примеси.
Процессы очистки полупроводниковых материалов с помощью химических транспортных реакций.
Выращивание монокристаллов методом Бриджмена.
Выращивание полупроводниковых монокристаллов методом Чохральского.
Газофазная эпитаксия.
Кристаллизационные методы очистки полупроводниковых кристаллов.
Механизмы процесса роста кристаллов.
Сорбционные процессы очистки.
Жидкофазная эпитаксия.
КВАНТОВАЯ И ОПТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА.
Оптические методы передачи, обработки и хранения информации.
Спонтанное и вынужденное излучение. Коэффициенты Эйнштейна.
Принцип работы лазеров. Двух-, трёх- и четырехуровневые схемы работы.
Оптические резонаторы. Модуляция добротности.
Монохромантичность, поляризация, когерентность, направленность лазерных пучков.
Гетеролазеры.
Гетеропереходы в полупроводниках.
Полупроводниковые лазеры.
Принципы волоконно-оптической связи.
Принципы интегральной оптики. Интегральные оптоэлектронные схемы.
7. РЕКОМЕНУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Сиротин Ю.И.,Шаскольская М.П. “Основы кристаллофизики”, М., 1979, Наука.
2. Шаскольская М.П. “Кристаллография”, М., Высшая школа, 1976.
3. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М. Высшая школа, 1988.
4. Ашкрофт Н., Мэрмин Физика твердого тела. 1 и 2 том, М. Мир. 1979
5. Китель Г. Физика твердого тела. М. Наука. 1978.
6. Уманский Я.С. и др. “Кристаллография, рентгенография,электронная микроскопия”, М., Металлургия, 1982.
Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии. - М., Издательство стандартов,1985г.
Земельман. Метрологические основы технических измерений. М.: Изд-во стандартов, 1991г., 228с.
Шабалин С.А. Прикладная метрология в вопросах и ответах. М., Издательство стандартов.1986г.
Бублик В.Т., Дубровина А.Н. Методы исследования структуры полупроводников и металлов. - М.: ВШ, 1987г., 272с.
Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. - М.: Мир, 1989г., 327с.
Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. – М: КомКнига, 2006. – 592с.
Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы: Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений – М.: Издат. Центр «Академия», 2005. – 192с.
Пул Ч.П., Оуэнс Ф.Дж. Нанотехнологии. Изд. 2-е дополненное. – М. 2004
Адамсон А. Физическая химия поверхностей. - М.: Мир, 1979. – 568 с.
Оно К., Кондо С. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях / Пер. под ред. И. З. Фишера – М.: Изд – во иностр. лит-ры, 1963 - 291 с.
Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1976 – 478 с.
Лифшиц Е.М, Питаевский Л.П. Статистическая физика. - М.: Физматлит, 2002. – 496 с.
Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. М., Высшая школа. 1986г.
Нашельский А.Я. Производство полупроводниковых материалов. М., Металлургия, 1982г.
Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и металловедение. М., Металлургия, 1973г.
Глазов В.М., Земсков В.С. Физико – химические основы легирования полупроводников. М., Наука, 1967г.
Поликристаттические полупроводники: Физические свойства и применение. Под ред. Г. Харбеке, пер. с англ. Под ред. С.С. Горелика, М., Мир, 1989г., 342с.
Аморфные полупроводники. Под ред. И. Химакава, пер. с англ. Под ред. С.С. Горелика. М., металлургия, 1986г., 376с.
Фридрихов С.А., Мовнин С.М. Физические основы электронной техники. –М.: Высшая школа, 1982.
Мухин К.Н. Введение в ядерную физику. - М.: Госатомиздат, 1963.
Арцимович Л.А. Что каждый физик должен знать о плазме. –М.: Атомиздат, 1977.
Жигарев А.А. Электронная оптика и электронно-лучевые приборы. –М.: Высшая школа, 1972.
8. Критерии оценки знаний экзаменуемых.
При оценке итогового государственного междисциплинарного экзамена учитывается:
правильность и осознанность изложения содержания ответа на вопросы., полнота раскрытия понятий и закономерностей, точность употребления и трактовки общенаучных, специальных, технических и технологических терминов;
степень сформированности интеллектуальных и научных способностей экзаменуемого;
самостоятельность ответа;
речевая грамотность и логическая последовательность ответа.
Оценка «отлично»:
полно раскрыто содержание вопросов в объеме программы и рекомендованной литературы;
четко и правильно даны определения и раскрыто содержание физических концептуальных понятий, закономерностей, корректно использованы научные, технические и технологические термины;
для доказательства использованы различные теоретические знания, выводы из наблюдений и опытов;
ответ самостоятельный, исчерпывающий, без наводящих дополнительных вопросов, с опорой на знания, приобретенные при изучении дисциплин специализации.
Оценка «хорошо»:
раскрыто основное содержание вопросов;
в основном, правильно даны определения понятий и использованы научные и технологические термины;
ответ самостоятельный;
определения понятий неполные, допущены нарушения последовательности изложения, небольшие неточности при использовании научных, технических и технологических терминов, которые исправляются при ответе на дополнительные вопросы экзаменаторов.
Оценка «удовлетворительно»:
усвоено основное содержание учебного материала, но изложено фрагментарно, не всегда последовательно;
определение понятий недостаточно четкие;
не использованы в качестве доказательства выводы из наблюдений и опытов или допущены ошибки при их изложении;
допущены ошибки и неточности в использовании научной, технической и технологической терминологии, в определении физического смысла исследуемого параметра.
Оценка «неудовлетворительно»:
ответ неправильный, не раскрыто основное содержание программного материала;
допущены грубые ошибки в определении понятий, физического смысла исследуемого параметра при использовании научной и технологической терминологии.
Не даны ответы на вспомогательные вопросы экзаменаторов.
|
