МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Тверской государственный университет»

Физико-технический факультет

Кафедра прикладной физики

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета _ «»2012 г.

Рабочая программа дисциплины Материаловедение электронной техники. Часть 1 Для студентов 3 курса 011800 РАДИОФИЗИКА Профиль подготовки – Материалы для радиофизики и радиоэлектроники, Физика и технология радиоэлектронных приборов Квалификация (степень) Бакалавр Форма обучения Очная Обсуждено на заседании кафедры Составители:

« 25 » января 2012 г. Д.т.н., профессор Каплунов И.А.

Протокол № _7_ Зав. кафедрой_Смирнов Ю.М.

Тверь II. Пояснительная записка 1. Цели и задачи дисциплины Целями освоения дисциплины (модуля) являются – изучение особенностей получения, структуры и свойств материалов, используемых в электронике и оптике. В курсе изучаются материаловедческие проблемы создания и применения полупроводниковых и диэлектрических материалов. Рассматриваются основные свойства материалов, вопросы создания материалов с заданными свойствами. Значительная часть курса включает изучение термодинамики фазовых равновесий, диаграмм фазовых равновесий (Т-Х, Р-ТХ, Р-Т) двойных и тройных полупроводниковых систем.

2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата дисциплина относится к циклу Б3.В.ДВ. для успешного освоения дисциплины «Материаловедение электронной техники. Часть 1»: студент знать основы общей физики, разделы: Молекулярная физика, Электричество и магнетизм, Оптика, Атомная физика.

Иметь представление о физике полупроводников. Знать основные законы физики.

3.Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц, 108часов.

4. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

научно-исследовательская деятельность:

способностью использовать базовые теоретические знания (в том числе по дисциплинам профилизации) для решения профессиональных задач (ПК-1);

способностью применять на практике базовые профессиональные навыки (ПК-2);

способностью понимать принципы работы и методы эксплуатации современной радиоэлектронной и оптической аппаратуры и оборудования (ПК-3);

способностью использовать основные методы радиофизических измерений (ПК-4);

способностью к владению компьютером на уровне опытного пользователя, применению информационных технологий для решения задач в области радиотехники, радиоэлектроники и радиофизики (в соответствии с профилизацией) (ПК-5);

способностью к профессиональному развитию и саморазвитию в области радиофизики и электроники (ПК-6);

научно-инновационная деятельность:

способностью к овладению методами защиты интеллектуальной собственности (ПК-7);

способностью внедрять готовые научные разработки (ПК-8);

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать: основные свойства полупроводников, диэлектриков и металлов (электрические, оптические, акустические, механические свойства, тепловые); понимать значение физического материаловедения для развития науки и техники; знать законы и основные понятия термодинамики фазовых равновесий и фазовых превращений, диаграммы фазовых равновесий и методы их построения, возможные виды дефектов кристаллического состояния материалов, влияние примесей на свойства материалов;

Уметь: _ ясно излагать и аргументировать собственную точку зрения, анализировать диаграммы фазовых равновесий, рассчитывать соотношения между фазами и компонентами при синтезе материалов, Владеть: понятиями, способами, методами физического материаловедения, поиском информации в сети Интернет.

5. Образовательные технологии Лекция, практическое занятие, подготовка письменных работ, решение задач, лабораторные работы.

Занятия лекционного типа для соответствующих групп студентов не могут составлять более 50% аудиторных занятий.

6. Формы контроля – зачет III. Учебная программа 1. Основные свойства полупроводников, диэлектриков и металлов.

Электрические, оптические, акустические, механические свойства.

2 Термодинамика фазовых равновесий Условия равновесия. Основные понятия. Диаграммы состояния. Химический потенциал.

Правило фаз Гиббса.

3. Диаграммы фазовых равновесий.

Т-Х диаграммы фазовых равновесий двойных систем с неограниченной и ограниченной растворимостью компонентов. Т-Х диаграммы равновесий тройных систем. Р-Т и Р-Т-Х диаграммы фазовых равновесий 4. Методы построения диаграмм состояний.

Метод термического анализа. Метод отстаи-вания. Метод отжига с последующей закалкой. Рентгеновские методы. Методы измерения электропроводности, микротвердости 5. Структурные и объемные дефекты в полупроводниках.

Точечные, линейные, двумерные дефекты. Объемные несовершенства.

6. Фазовые превращения.

Образовпание и рост зародышей новой фазы. Фазовые превращения в твердой фазе.

Кинетика процессов зарождения и роста.

7. Примеси в полупроводниках.

Легирующие и фоновые примеси. Распределение примесей в полупроводниках.

Лабораторные работы 1. Изучение кинетики зародышеобразования.

2. Получение и измерение высокого вакуума.

3. Определение температуры фазового перехода методами термического анализа.

4. Определение температур солидуса в двухкомпонентных системах методами термического анализа.

5. Получение нитевидных кристаллов из газовой фазы методом сублимации.

6. Определение микротвердости.

IV. Рабочая учебная программа Наименование разделов и тем Всего Аудиторные занятия Самостоя диэ-лектриков и металлов.

состояний.

полупроводниках.

Лабораторные работы зародышеобразования.

вакуума.

перехода методами термического анализа.

двух-компонентных системах методами термического анализа.

газовой фазы методом сублимации.

V. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации но итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов - Типовые тесты (Отметить правильный вариант ответа.

Если правильных вариантов несколько, отметить все правильные) 1. Какой тип электропроводности в твердых телах связан с переносом массы?

1. Электронная 2. Ионная 3. Дырочная 4. Анионная 2. Какой вид твердых растворов может приводить к неограниченной растворимости?

1. Вычитания 2. Замещения 3. Внедрения 3. Электропроводность полупроводников зависит от температуры:

1. Всегда.

2. Только для примесных полупроводников.

3. Только для нелегированных полупроводников.

4. Только для собственных полупроводников.

4. Компонентом физико-химической системы может быть:

1. Элементарное вещество 2. Химическое соединение 3. Только элементарное вещество.

5. Твердые растворы внедрения в двухкомпонентной системе могут приводить к образованию в системе:

1. Ограниченной растворимости компонентов.

2. Неограниченной растворимости компонентов.

3. Возникновению эвтектики.

4. Появлению второй фазы.

6. Подвижность электронов в металлах:

1. Увеличивается с повышением температуры.

2. Не зависит от температуры.

3. Падает с увеличением температуры.

4. Может увеличиваться или падать с изменением температуры.

7. Теплопроводность полупроводников:

1. Увеличивается при легировании только электроактивными примесями.

2. Увеличивается при легировании любыми примесями.

3. Падает при введении электроактивными примесями.

4. Падает при введении любой примеси.

5. Не зависит от легирования.

6. Не зависит от легирования электроактивными примесями.

8. Протяженность существования фазы в физико-химической системе определяется:

1. Температурой 2. Давлением 3. Концентрацией 4. Концентрацией - только для многокомпонентных систем.

9. Расплав кремния и германия содержит легирующую примесь - сурьму. Сколько фаз в системе:

1. Одна фаза.

2. Две фазы.

3. Три фазы.

10. Поликристаллический германий, легированный сурьмой - это:

1. Однофазная система.

2. Двухфазная система.

3. Трехфазная система.

11. Выше температуры солидуса в 2-х компонентной системе фазы находятся в:

1. Твердом состоянии.

2. Жидком состоянии.

3. Твердом и жидком состоянии 12. Кривая растворимости в 2-х компонентной системе отделяет друг от друга:

1. Две жидкие фазы.

2. Две твердые фазы.

3. Твердую и жидкую фазы.

4. Двухфазную и однофазную области.

5. Область твердых растворов от двухфазной области.

13. В двухкомпонентной системе в точке эвтектики в равновесии (при постоянном давлении) находится:

1. Одна фаза.

2. Две фазы.

3. Три фазы.

4. Четыре фазы.

14. В двухкомпонентной системе в точке перитектики в равновесии (при постоянном давлении) находится:

1. Одна фаза.

2. Две фазы.

3. Три фазы.

4. Четыре фазы.

VI. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) а) основная литература:

1. Сергеев, Г. Б. Нанохимия [Электронный ресурс] / Г. Б. Сергеев. - М.: Издательство Московского университета, 2007. - 336 с. - 978-5-211-05372-4. Режим доступа:

http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id= Орликов, Л. Н. Технология материалов и изделий электронной техники. Часть [Электронный ресурс] : учебное пособие / Л. Н. Орликов. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. - 98 с. -.

Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id= И.А.Каплунов Физическое материаловедение. Фазовые равновесия. Учебное пособие.

Тверь: ТвГУ, 2009.

2. А.А.Блистанов. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. М. 2000.

3. И.А.Каплунов, А.И.Колесников Введение в технологию микроэлектронных изделий.

Учебное пособие. Тверь. 2007.

б) дополнительная литература:

1. Физическое материаловедение. Под ред. Р.Канна. М. Вып.2. 1968.

2. П.В. Ковтуненко Физическая химия твердого тела./Кристаллы с дефектами. М.

«Высшая школа», 1993 г.

3. Современная кристаллография. Т4. Физические свойства кристаллов. М. Наука. 1981 г.

4. Фистуль В.И. Физика и химия твердого тела. М. Металлургия. Т.2. 1995.

5. Технология производства материалов магнитоэлектроники. М. Металлургия. 1994 г.

6. М.П.Шаскольская. Кристаллография. М. 1972.

7. Ч.Киттель. Введение в физику твердого тела. М. 1978.

8. Ю.М. Смирнов. Выращивание кристаллов в лаборатории. Учебно-методическое пособие. Тверь. 2002.

9. Ю.М. Смирнов. Введение в физику кристаллизации. Учебное пособие. Кали-нин. 1980.

10. Ю.М. Смирнов. Физика кристаллизации. Учебное пособие. Калинин. 1985.

11. И.А.Каплунов Введение в физику керамических материалов Учебное пособие. Тверь.

1999.

12. А.Я.Нашельский Технология спецматериалов электронной техники М.

Металлургия.1993.

13. Б.В.Линчевский Техника металлургического эксперимента. М. Металлургия. 1992.

14. Теория и технология электро-металлургических процессов. Лабораторный практикум.

М. Металлургия. 1994.

15. И.А.Соколов Расчеты процессов полупроводниковой технологии. М. Металлургия.

16. Ю.М. Смирнов. Природная керамика. Учебное пособие. Тверь. 1995.

17. Г.М. Попов, И.И.Шафрановский. Кристаллография. М. 1972.

18. Н.Г.Рябцев. Материалы квантовой электроники. М. 1972.

19. А.А.Блистанов и др. Акустические кристаллы. М. 1982.

20. К.Т.Вильке. Выращивание кристаллов. Л. 1977.

21. Л.З.Криксунов. Справочник по основам инфракрасной техники. М. 1978.

22. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков.

М. 1988.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы – см.п.5 ООП.

VII. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Монокристаллы и поликристаллы для радиоэлектроники и оптики; материалы, используемые при выращивании и обработки кристаллов.

Программа составлена в соответсвии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 011800.62 – Радиофизика и профилю подготовки Материалы для радиофизики и радиоэлектроники, Физика и технология радиоэлектронных приборов и устройств