Учебно-методических комплекс дисциплины «Методы оптической спектроскопии для исследования наноматериалов»

Разработал: Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится Лист 1 из 6

Галкин Н.Г. УМКД 210602..65 на кафедре физики низкоразмерных

Галкин К.Н. ДС.Ф.6. -2012 структур ШЕН ДВФУ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Методы оптической спектроскопии для исследования наноматериалов 210602.65 Наноматериалы Форма подготовки очная Школа естественных наук Кафедра физики низкоразмерных структур курс 4, семестр лекции 34 час.

практические занятия 0 часа.

семинарские занятия 0 час.

лабораторные работы 17 час.

консультации 0 час.

всего часов аудиторной нагрузки 51 часа самостоятельная работа 27 часов реферативные работы нет контрольные работы зачет 0 семестр экзамен 8 семестр Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного заместителем Министра образования РФ 18 января 2006 г., номер Государственной регистрации 736 тех/сп.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры теоретической и экспериментальной физики «_19_» _октября2012г., протокол № Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор Саранин А.А.

Составитель: д.ф.-м.н., профессор Н.Г. Галкин, к.ф.-м.н. К.Н. Галкин Учебно-методических комплекс дисциплины «Методы оптической спектроскопии для исследования наноматериалов»

Разработал: Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится Лист 2 из Галкин Н.Г. УМКД 210602..65 на кафедре физики низкоразмерных Галкин К.Н. ДС.Ф.3. -2012 структур ШЕН ДВФУ I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:

Протокол от «_» _ 20_ г. № Заведующий кафедрой _ А.А. Саранин (подпись) (И.О. Фамилия) II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:

Протокол от «_» _ 20_ г. № Заведующий кафедрой _ А.А. Саранин (подпись) (И.О. Фамилия) Учебно-методических комплекс дисциплины «Методы оптической спектроскопии для исследования наноматериалов»

Разработал: Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится Лист 3 из Галкин Н.Г. УМКД 210602..65 на кафедре физики низкоразмерных Галкин К.Н. ДС.Ф.3. -2012 структур ШЕН ДВФУ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа курса "Методы оптической спектроскопии для исследования наноматериалов" составлена в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта профессионального высшего образования.

Цель курса - ознакомление студентов с методами оптической спектроскопии твердых тел, с оптическими свойствами наноматериалов и их зависимостью от зонной энергетической структуры, а также – с методами расчета и моделирования оптических функций твердых тел.

Преподавание курса связано с другими курсами государственного образовательного стандарта: "Физика полупроводников", "Физика конденсированного состояния", "Оптоэлектроника", "Методы и приборы для изучения, анализа и диагностики наночастиц и наноматериалов" и опирается на их содержание, а также на достижения оптической спектроскопии твердых тел и тонкопленочных структур.

По завершению обучения дисциплине студент должен:

- иметь представление об оптической спектроскопии;

- иметь представление об дифференциальной отражательной спектроскопии;

- знать методы расчета оптических свойств из спектров пропускания и отражения;

- знать основные методы приближений при расчетах оптических функций из интегральных соотношений Крамерса-Кронига по спектрам отражения;

- иметь представление об эллипсометрии;

- иметь представление об раман-спектроскопии твердых тел;

- знать основные виды рамановского рассеяния в твердых телах;

- иметь представление об люминесцентных методах анализа;

- иметь представления об основных методах моделирования оптических функций - знать основные методы регистрации спектров пропускания и отражения в

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Оптическая спектроскопия Ультрафиолетовая спектроскопия. Видимая спектроскопия. Инфракрасная спектроскопия.

Дальняя ИК и Фурье-спектроскопия. (4 часа ).

2. Дифференциальная отражательная спектроскопия Дифференциальная отражательная спектроскопия: модуляция длины волны, температуры, давления и электрического поля. (6 часов ).

3. Эллипсометрия Физические основы эллипсометрии. Методы расчета поляризационных эффектов. Схемы измерения и. Аппаратура. Методы определения физических характеристик поверхностей и границ раздела. (8 часов ).

4. Раман-спектроскопия твердых тел Обзор светорассеивающих явлений. Классическая теория рэлеевского и рамановского рассеяния. Квантово-механическая теория рэлеевского и рамановского рассеяния.

Учебно-методических комплекс дисциплины «Методы оптической спектроскопии для исследования наноматериалов»

Колебательное рамановское рассеяние. Вращательное и колебательно-вращательное рамановское рассеяние. Колебательное резонансное рамановское рассеяние.

Вращательное и колебательно-вращательное резонансное рамановское рассеяние.

Нормальное и резонансное электронное и электронно-колебательное рамановское рассеяние.(4 часа ).

5. Люминесцентные методы анализа Общая характеристика методов. Сущность явления люминесценции. Соотношения между спектрами люминесценции и поглощения. Интенсивность люминесценции и факторы влияющие на нее. Зависимость интенсивности люминесценции от концентрации.

Метрологические характеристики люминесцентных методов. (8 часов ).

6. Методы расчетов, обработки и моделирования спектров Расчет оптических функций полупроводников из спектров отражения: общая постановка задачи, расчет фазы отраженной волны, методы экстраполяции коэффициента отражения.

Моделирование оптических функций полупроводников. (4 часа ).

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

1. Знакомство с литературой по материалам лекций.

2. Знакомство с учебными пособиями по курсу.

спектрофотометрах.

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ

1. Электромагнитные волны. Поведение электромагнитной волны на поверхности.

2. Отражение на границе между воздухом и проводящей средой.

3. Ультрафиолетовая спектроскопия.

4. Видимая спектроскопия.

5. Инфракрасная спектроскопия.

6. Дальняя ИК и Фурье-спектроскопия.

7. Дифференциальная отражательная спектроскопия: модуляция длины волны, температуры, давления и электрического поля.

8. Физические основы эллипсометрии.

9. Методы расчета поляризационных эффектов.

Схемы измерения и. Аппаратура.

10.

11. Методы определения физических характеристик поверхностей и границ раздела.

12. Классическая теория рэлеевского и рамановского рассеяния.

13. Квантово-механическая теория рэлеевского и рамановского рассеяния.

14. Колебательное рамановское рассеяние.

15. Вращательное и колебательно-вращательное рамановское рассеяние.

16. Колебательное резонансное рамановское рассеяние.

17. Вращательное и колебательно-вращательное резонансное рамановское рассеяние.

18. Нормальное и резонансное электронное и электронно-колебательное рамановское Учебно-методических комплекс дисциплины «Методы оптической спектроскопии для исследования наноматериалов»

19. Сущность явления люминесценции. Соотношения между спектрами люминесценции и поглощения.

20. Интенсивность люминесценции и факторы влияющие на нее. Зависимость интенсивности люминесценции от концентрации. Метрологические характеристики люминесцентных методов.

21. Метод расчета оптических функций твердых тел из спектров пропускания и 22. Расчет оптических функций полупроводников из спектров отражения: общая постановка задачи, расчет фазы отраженной волны, методы экстраполяции коэффициента отражения.

23. Феноменологическая модель Вутена-Аспнеса.

24. Модель параболических зон Кардоны-Аспнеса.

25. Модель гармонических осцилляторов Эрмана.

26. Модель диэлектрической функции Адачи.

27. Модель Эрмана.

28. Расширенная модель критических точек в параболической зоне Кима.

29. Модель Юу.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Золотарев В.М., Никоноров Н.В., Игнатьев А.И. Современные методы исследования оптических материалов. Часть 1. Методы исследования состава и структуры материалов: Учебное пособие. - СПб.: НИУ ИТМО, 2013. - 266 с.

http://window.edu.ru/resource/995/ 2. Золотарев В.М., Никоноров Н.В., Игнатьев А.И. Современные методы исследования оптических материалов. Часть II. Методы исследования поверхности оптических материалов и тонких пленок: Учебное пособие. - СПб.: НИУ ИТМО, 2013. - 166 с.

http://window.edu.ru/resource/996/ 3. Дорохин М.В., Кудрин А.В. Гальваномагнитные и оптические методы исследования полупроводниковых наноструктур. Электронное учебно-методическое пособие. Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. - 80 с.

http://window.edu.ru/resource/285/ 4. Федоров А.В. Физика и технология гетероструктур, оптика квантовых наноструктур:

Учебное пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. - 195 с.

http://window.edu.ru/resource/740/ 5. Смирнов С.А. Свойства сфокусированных оптических пучков: Учебное пособие. СПб.: НИУ ИТМО, 2012. - 123 c. http://window.edu.ru/resource/578/ 6. Тарлыков В.А. Когерентная оптика. Учебное пособие. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. с. http://window.edu.ru/resource/404/ 7. Григорьев Ф.И. Полупроводниковые источники излучения: Учебное пособие / Моск.

гос. ин-т электроники и математики. - М., 2004. - 44 с.

http://window.edu.ru/resource/785/ 8. Севастьянов Л.А., Ловецкий К.П., Бикеев О.Н., Горобец А.П. Методы и алгоритмы решения задач в моделях оптических покрытий: Учебное пособие. - М.: РУДН, 2008. с. http://window.edu.ru/resource/743/ Учебно-методических комплекс дисциплины «Методы оптической спектроскопии для исследования наноматериалов»

9. Ловецкий К.П., Севастьянов Л.А., Бикеев О.Н., Горобец А.П., Хавруняк И.В.

Математическое моделирование и методы расчета оптических наноструктур: Учебное пособие. - М.: РУДН, 2008. - 138 с. http://window.edu.ru/resource/747/ 10. Дорохин М.В., Данилов Ю.А. Измерение поляризационных характеристик излучения наногетероструктур: учебно-методическое пособие. - Нижний Новгород:

Нижегородский госуниверситет, 2011. - 81 c. http://window.edu.ru/resource/006/ 11. Богатырева В.В., Дмитриев А.Л. Оптические методы обработки информации: Учебное пособие. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. - 74 с. http://window.edu.ru/resource/067/ 12. Спектральные приборы: Учебное пособие / А.А. Загрубский, Н.М. Цыганенко, А.П.

Чернова; Санкт-Петербургский государственный университет, Физический факультет. - СПб., 2007. - 76 с. http://window.edu.ru/resource/044/ 1. Шалимова К.В. Физика полупроводников. М.: Энергия, 1971, 311 с.

2. Ж. Панков. Оптические свойства полупроводников. М.: Мир. 1975, 326 с.

3. Уханов. Оптические свойства полупроводников. М: Наука, 1981, с.

4. Гармаш А.В. Введение в спектроскопические методы анализа. Оптические методы анализа. М: РАН, 1995, 38 с.

5. Гудмен Д. Введение в фурье-оптику: Перевод с англ. (Галицкий В.Ю., Головей М.П.), Мир, 1970, 364 с.

6. Стюард И.Г. Введение в фурье-оптику: Пер. с англ., М.: Мир,1985. 182 с.

7. Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников: Пер. с англ. И.И. Решиной под ред. Б.П. Захарчени. - 3-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002, 560 с.

8. Баранов А.В., Степанов А.А. Размерные эффекты в спектрах люминесценции полупроводниковых квантовых точек: Лабораторная работа. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. - 19 с. http://window.edu.ru/resource/820/ 9. Горшков М.М. Эллипсометрия. М: Сов. Радио, 1974, 200 с.

10. Соболев А.А., Алексеева С.А., Донецких В.И. Расчеты оптических функций полупроводников по соотношениям Крамерса-Кронига. Кишинев, Штиинца, 1976, 11. Соболев В.В., Немошкаленко В.В. Методы вычислительной физики в теории твердого тела. Электронная структура полупроводников. Киев, Наукова Думка, 1988, 320 с.

12. The Raman Effect: A Unified Treatment of the Theory of Raman Scattering by Molecules.

Derek A. Long, Copyright by John Wiley & Sons Ltd, 2002, 610 p.

13. Васильев А.В., Гриненко Е.В., Щукин А.О., Федулина Т.Г. Инфракрасная спектроскопия органических и природных соединений: Учебное пособие. - СПб.:

СПбГЛТА, 2007. - 54 с. http://window.edu.ru/resource/003/ 14.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Автоматические спектрофотометры SPECORD 71IR и SPECORDD UV-VIS, Hitachi U3010.

2. Автоматизированный спектрофотометр на базе монохроматора MSDD-1000.