Experimental Methods for Studying the Properties of Semiconductor Nanostructures

2023/2024

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

6

ECTS credits

Delivered at:

Department of Physics

Course type:

Compulsory course

When:

1 year, 1, 2 module

Instructor

Moiseev, Eduard

Программа дисциплины

Аннотация

Курс направлен на приобретение обучающимися знаний, умений и навыков в области исследования свойств полупроводниковых материалов. Особенно подробно в рамках данной дисциплины будут изучены такие методы, как атомно-силовая микроскопия, спектроскопия ближнего поля, рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализы, позволяющие изучить свойства наноструктур с высоким пространственным разрешением. Особое внимание будет уделено автоматизации сбора и обработки экспериментальных данных.

Цель освоения дисциплины

• Формирование базовых знаний и практических навыков необходимых для самостоятельного проведения экспериментального исследования свойств полупроводниковых наноструктур и приборов на их основе.

Планируемые результаты обучения

• Классифицирует твердые тела по размерности, электронным и оптическим свойствам
• Различает электронные спектры металлов, полупроводников и диэлектриков
• Объясняет как влияют примеси на поглощение света в полупроводниках
• Различает экситоны Френкеля и Ванье-Мотта
• Объясняет температурную зависимость коэффициента поглощения
• Объясняет влияние примесей на спектр
• Рассчитывает время жизни экситона
• Выявляет взаимодействие света со свободными носителями заряда
• Называет особенности методов эпитаксиального роста
• Называет особенности методов постростовой обработки наноструктур
• Разрабатывает технологический маршрут полупроводникового прибора
• Объясняет особенности применения методов экспериментального исследования наноструктур
• Описывает методы исследования лазерных диодов
• Использует сценарии LabTalk для автоматизации обработки и визуализации данных физических экспериментов
• Разрабатывает приложения для сбора, анализа и представления данных
• Различает методы контактной атомно-силовой микроскопии
• Описывает и различает режимы работы и методики атомно-силового микроскопа
• Называет методы и конфигурации ближнепольной оптической микроскопии
• Рассчитывает спектральную плотность энергии излучения абсолютно черного тела
• Проектирует оптические схемы

Содержание учебной дисциплины

• Методы создания наноструктур и приборов на их основе
• Поглощение и отражение света
• Тепловое излучение и люминесценция
• Экситоны в твердых телах
• Методы экспериментального исследования наноструктур
• Методы исследования лазерных диодов
• Контактная атомно-силовая микроскопия
• Полуконтактная атомно-силовая микроскопия
• Ближнепольные методы оптической микроскопии и спектроскопии
• Оптические элементы, приборы, оптические схемы
• Обработка и визуализация данных физических экспериментов с помощью пакета Origin
• Среда разработки LabVIEW для автоматизации физического эксперимента

Элементы контроля

• Методы создания наноструктур и приборов на их основе
• Методы экспериментального исследования наноструктур
• Автоматизация сбора и обработки экспериментальных данных

Промежуточная аттестация

• 2023/2024 учебный год 2 модуль
  0.5 * Методы создания наноструктур и приборов на их основе + 0.5 * Методы экспериментального исследования наноструктур

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• LabVIEW: практикум по основам измерительных технологий : учебное пособие для вузов, , 2010
• Ансельм, А. И. Введение в теорию полупроводников : учебное пособие / А. И. Ансельм. — 4-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2022. — 624 с. — ISBN 978-5-8114-0762-0. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/212255 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Введение в теорию полупроводников : учеб. пособие для вузов, Ансельм, А. И., 2008
• Введение в теорию полупроводников, Ансельм, А.И., 1962
• Методы измерения параметров полупроводниковых материалов : учебник, Павлов, Л. П., 1987
• Молекулярно - лучевая эпитаксия и гетероструктуры, Джойс, Б. А., 1989
• Оптическая спектроскопия объемных полупроводников и наноструктур : учебное пособие, Тимофеев, В. Б., 2015
• Оптоэлектронные приборы на основе полупроводниковых наноструктур. : учеб. пособие, Григорьев, Ф. И., 2011
• Основы сканирующей зондовой микроскопии : учеб. пособие для вузов, Миронов, В. Л., 2005

Рекомендуемая дополнительная литература

• LabVIEW для всех, Трэвис, Дж., 2015
• Выращивание полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs методом ГФЭ МОС : учебное пособие / составители Н. В. Байдусь, Б. Н. Звонков. — Нижний Новгород : ННГУ им. Н. И. Лобачевского, 2001. — 18 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/153076 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Оптические и электрические свойства полупроводников, , 1993
• Полупроводниковые приборы : учеб. пособие, Пасынков, В. В., 2006
• Просвечивающая электронная микроскопия материалов, Томас, Г., 1983
• Рост полупроводниковых кристаллов и пленок. Ч. 1: Молекулярная, лазерная эпитаксия. Распределение примесей и дефектов, , 1984
• Физика полупроводников : учебник, Шалимова, К. В., 2010
• Физика полупроводниковых приборов : учеб. пособие для вузов, Лебедев, А. И., 2008
• Эллипсометрия : основы метода, Урывский, Ю. И., 1971

Авторы

• Моисеев Эдуард Ильмирович
• Спицина Кристина Станиславовна