Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

и социальным вопросам

А. А. Хмыль «12» _июня_ 2013 г.

ПРОГРАММА

вступительного экзамена в магистратуру по специальности 1-41 80 03 “Нанотехнологии и наноматериалы в электронике” 2 Минск 2013 Программа составлена на основании типовых учебных программ дисциплин "Физика низкоразмерных систем", "Физическая химия", "Физика конденсированного состояния", "Наноэлектроника", "Нанотехнологии и наноматериалы в электронике", «Основы твердотельной электроники».

СОСТАВИТЕЛИ:

Борисенко В. Е. д.ф.-м.н, профессор, зав. кафедрой МНЭ; Колосницын Б. С., к.т.н., профессор, профессор кафедры МНЭ; Короткевич А.В., к.т.н., доцент, декан ФРЭ; Позняк А.А., к.ф.-м.н., доцент, доцент кафедры химии;

Уткина Е.А., к.т.н., доцент, доцент кафедры МНЭ, Бондаренко В.П., к.т.н., доцент, доцент кафедры МНЭ, Черных А.Г., к.т.н., доцент, доценты кафедры МНЭ.

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ

Кафедрой микро- и наноэлектроники учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (протокол № 11 от « 20 » мая 2013 г.) Заведующий кафедрой МНЭ В. Е. Борисенко Содержание программы Раздел 1. Физика низкоразмерных систем Тема 1. Фундаментальные электронные явления в низкоразмерных структурах.

Квантовое ограничение (классификация низкоразмерных структур по критерию проявления квантового ограничения в них на квантовые точки, квантовые шнуры и квантовые пленки), баллистический транспорт носителей заряда, туннелирование, спиновые эффекты.

Тема 2. Методы моделирования электронных свойств низкоразмерных структур.

Тема 3. Энергетический спектр электронов на поверхности твердого тела.

Тема 4. Состояния в области пространственного заряда.

Тема 5. Концентрация носителей заряда и изгиб зон.

Тема 6. Захват и рекомбинации носителей заряда с участием поверхностных электронных состояний.

Тема 7. Особенности переноса носителей заряда через низкоразмерные структуры.

Баллистический транспорт и интерференционные эффекты, квантование проводимости низкоразмерных проводников, квантовый эффект Холла (интегральный и дробный), одноэлектронное и резонансное туннелирование, спин-зависимый транспорт носителей заряда.

Тема 8. Оптические свойства низкоразмерных структур.

Рекомбинация носителей заряда и люминесценция в низкоразмерных структурах.

Раздел 2. Физико-химические основы нанотехнологий Тема 1. Термодинамические системы, параметры, процессы.

Законы термодинамики. Характеристические термодинамические функции: энтальпия, энтропия, свободная энергия Гельмгольца и Гиббса.

Критерии направленности процессов в термодинамических системах.

Химический потенциал. Фундаментальные уравнения состояния.

Тема 2. Фазовые равновесия Термодинамические условия фазового равновесия. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Экстракция. Комплексный физико-химический анализ и его основные принципы. Диаграммы состояния и их основные виды, построение Т — х — диаграмм состояния.

Тема 3. Кинетика и термодинамика электрохимических процессов.

Условия протекания электрохимических процессов. Электродные потенциалы. Классификация электродов. Основные типы гальванических элементов. Явления поляризации и деполяризации. Электролиз. Сущность процесса электролиза, законы электролиза. Поляризация и перенапряжение при электролизе. Потенциал разложения электролита.

Тема 4. Кинетика и термодинамика коррозионных процессов.

Коррозия металлов и термодинамические условия ее протекания. Скорость коррозионных процессов. Классификация коррозионных процессов и коррозионных повреждений. Методы защиты от коррозии.

Тема 5. Основы физики конденсированного состояния Агрегатные состояния вещества, конденсированное состояние, твёрдое тело.

Строение кристаллов, дефекты. Обозначение узлов, направлений и плоскостей в кристаллах. Основы зонной теории твердых тел. Основные модели и приближения. Зонная структура основных полупроводниковых материалов.

Донорные и акцепторные примеси. Рекомбинационные уровни; демаркационные уровни в запрещенной зоне. Концентрации свободных носителей заряда; их температурные зависимости в случаях собственной и примесной электропроводности. Уравнение непрерывности. Диффузионный и дрейфовые токи в полупроводниках. Соотношение Эйнштейна. Диффузионная длина носителей заряда. Механизмы рассеяния носителей заряда в полупроводниках. Влияние сильных электрических полей на подвижность носителей заряда. Диэлектрики, их классификация. Электронная, дырочная, ионная и молионная проводимости диэлектриков. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Тангенс угла диэлектрических потерь. Внешняя и внутренняя работа выхода. Изотипные и анизотипные контакты; гетеропереходы. Магнитные материалы, их классификация. Комплексная магнитная проницаемость и потери в магнитных материалах.

Раздел 3. Нанотехнологии и наноматериалы в электронике Тема 1. Формирование пленок нанометровой толщины, гетероструктур и Молекулярно-лучевая эпитаксия. Химическое осаждение из газовой фазы.

Вакуумные, ионные и ионно-плазменные методы осаждения. Химическое и электрохимическое осаждение в жидких средах.

Тема 2.Формирование наноструктур с использованием сканирующих Физические основы и особенности использования сканирующих туннельных и атомно-силовых зондовых устройств для формирования наноструктур. Атомная инженерия. Локальное окисление полупроводников и металлов. Локальное химическое и электрохимическое осаждение материалов из газовой и жидкой фаз.

Литография с использованием высокоэнергетичных фотонов, остросфокусированных потоков электронов и ионов. Зондовая нанолитография.

Нанопечать.

Атомарная и молекулярная самосборка. Формирование пленок ЛэнгмюраБлоджетт. Самоорганизация в объеме и на поверхности твердых тел. Золь-гель технология.

Тема 5. Формирование и свойства материалов с естественным Углеродсодержащие наноструктуры – фуллерены, углеродные нанотрубки, алмазоподобные структуры и их производные. Нанопористые сверхпроводники, проводники, полупроводники и диэлектрики.

Органические молекулы. Супермолекулы. Биомолекулы: нуклеиновые кислоты, белки, ферменты, биомолекулярные комплексы. Мицеллы и липосомы.

Тема 7. Методы исследования наноструктур и наноматериалов.

Просвечивающая электронная микроскопия, автоэлектронная и автоионная микроскопия, зондовая микроскопия, дифракционный анализ, спектральный анализ.

Тема 8. Контроль параметров наноструктур и наноматериалов.

ЛИТЕРАТУРА

К разделу 1. Борисенко В. Е., Воробьева А. И., Уткина Е. А. Наноэлектроника. – М.:

Бином, 2009. – 223 с.

2. Borisenko V. E., Ossicini S. What is What in the Nanoworld. – Weinheim:

Wiley-VCH, 2008. – 522 p.

3. Щука А. А. Наноэлектроника. – М.: Физматкнига, 2007.

4. Davies J. H. The Physics of Low-Dimensional Semiconductors: An Introduction. – Cambridge: Cambridge University Press, 1998. – 422 p.

5. Gaponenko S. V. Introduction to Nanophotonics. – Cambridge: Cambridge University Press, 2010. – 484 p.

1. E. L. Wolf. Quantum Nanoelectronics. – Weinheim: Wiley-VCH, 2009. – 456 p.

2. Bandyopadhyay S., Cahay M. Introduction to Spintronics. – Broken Sound Parkway: CRC, 2008.

3. Грибковский В. П. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках. – Мн.: Наука и техника, 1997.

4. Ferry D. K., Goodnick S. M. Transport in Nanostructures. – Cambridge:

Cambridge University Press, 1997.

5. Хакен Х. Квантовополевая теория твердого тела. – М.: Наука, 1980. – 240 с.

К разделу 1. Эткинс П., де Паула Дж. Физическая химия. В 3-х частях. – М.: Мир, 2007. – 496 с.

2. Стромберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия / Под ред.

А. Г. Стромберга. – М.: Высшая школа, 2009. – 527 с.

3. Шалимова К.В. Физика полупроводников. – М.: Высшая школа, 1986.

1. Поклонский Н.А., Вырко С.А., Поденок С.Л. Статистическая физика полупроводников. Курс лекций. М., КомКнига, 2005.

2. Еремин В. В., Каргов С. И., Успенская И. А., Кузьменко Н. Е., Лунин В. В.

Основы физической химии. Теория и задачи. –М.: Высшая школа, 2005.

– 480 с.

3. Физическая химия. В 2 кн. / Под ред. К. С. Краснова. – М.: Высшая школа, 2001. – 519 с.

К разделу 1. Борисенко В. Е., Воробьева А. И., Уткина Е. А. Наноэлектроника. – М.:

Бином, 2009. – 223 с.

2. Гаврилов С. А., Белов А. Н. Электрохимические процессы в технологии микро- и наноэлектроники. – М.: Высшее образование, 2009.

3. Анищик В. М., Борисенко В. Е., Жданок С. А., Толочко Н. К., Федосюк В. М. Наноматериалы и нанотехнологии. – Минск: Издательский центр БГУ, 2008. – 375 с.

4. Неволин В. Зондовые нанотехнологии в электронике. – М.: Техносфера, 2005.

5. Нанотехнологии в электронике / Под ред. Ю.А. Чаплыгина.— М.:

Техносфера, 2005. – 448 с.

6. Борисенко В. Е., Воробьева А. И., Уткина Е. А. Наноэлектроника. – М.:

Бином, 2009. – 223 с.

7. Анищик В. М., Борисенко В. Е., Жданок С. А., Толочко Н. К., Федосюк В. М. Наноматериалы и нанотехнологии. – Минск: Издательский центр БГУ, 2008. – 375 с.

8. Nanoelectronics and Information Technology / Edited by R. Waser. – New York: Wiley, 2005. – 995 p.

1. Старостин В. В. Материалы и методы нанотехнологии. – М.: Бином, 2008.

– 432 с.

2. Рыжонков Д. И., Лёвина В. В., Дзидзигури Э. Л. Наноматериалы. – М.:

Бином, 2008. – 365 с.

3. Handbook of Nanotechnology / Edited by B. Bhushan. – Berlin Heidelberg:

Springer, 2007.

4. Старостин В. В. Материалы и методы нанотехнологии. – М.: Бином, 2008.

– 432 с.

5. Рыжонков Д. И., Лёвина В. В., Дзидзигури Э. Л. Наноматериалы. – М.:

Бином, 2008. – 365 с.

6. Handbook of Nanotechnology / Edited by B. Bhushan. – Berlin Heidelberg:

Springer, 2007.

7. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры / Под ред. Л. Ченга, К. Плога. – М.: Мир, 1989. – 584 с.