Цели подготовки специалистов регламентированы Государственным образовательтным стандартом по направлению 210100 «Электроника и наноэлектроника» и, естественно, скорректированы в соответствии с традициями и опытом педагогической деятельности кафедры. Основной целью обучения является подготовка специалистов, способных на современном на уровне проводить исследование, математическое и компьютерное моделирование, разработку, производство и эксплуатацию материалов, компонентов, приборов и устройств различного функционального назначения вакуумной, плазменной, оптической, микро-, нано- и оптоэлектроники твердотельной. Объектами профессиональной деятельности магистров являются: материалы, компоненты, электронные приборы, устройства, установки, методы их исследования, проектирования и конструирования, технологические процессы производства, диагностическое и технологическое оборудование, математические модели, алгоритмы решения типовых задач, современное программное и информационное обеспечение процессов моделирования и проектирования изделий полупроводниковой электроники и наноэлектроники, включая композиционные и органические материалы.

Магистр по направлению подготовки 210100.68 Электроника и наноэлектроника должен быть подготовлен к решению профессиональных задач в соответствии с профильной направленностью ООП магистратуры:
в области научно-исследовательской деятельности:
Ц1- разработка рабочих планов и программ проведения научных исследований и технических разработок, подготовка отдельных заданий для исполнителей;
Ц2- сбор, обработка, анализ и систематизация научно-технической информации по теме исследования, выбор методик и средств решения задачи;
Ц3- разработка методики, проведение исследований и измерений параметров и характеристик изделий электронной техники, анализ их результатов;
Ц4- использование физических эффектов при разработке новых методов исследований и изготовлении макетов измерительных систем;
Ц5- разработка физических и математических моделей, компьютерное моделирование исследуемых физических процессов, приборов и устройств, относящихся к профессиональной сфере;
Ц6. подготовка научно-технических отчетов, обзоров, рефератов, публикаций по результатам выполненных исследований, подготовка и представление докладов на научные конференции и семинары;
Ц7. фиксация и защита объектов интеллектуальной собственности;
Ц8. организация работы коллективов исполнителей;
Ц9. поддержка единого информационного пространства планирования и управления предприятием на всех этапах жизненного цикла производимой продукции;
Ц10. участие в проведении технико-экономического и функционально-стоимостного анализа рыночной эффективности создаваемого продукта;
Ц11. подготовка документации для создания и развития системы менеджмента качества предприятия, разработка планов и программ инновационной деятельности на предприятии;
в области проектно-конструкторской деятельности:
Ц12. анализ состояния научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников;
Ц13. определение цели, постановка задач проектирования электронных приборов и устройств различного функционального назначения, подготовка технических заданий на выполнение проектных работ;
Ц14. проектирование устройств, приборов и систем микро- и наноэлектроники с учетом заданных требований;
Ц15. разработка проектно-конструкторской документации в соответствии с методическими и нормативными требованиями;
в области проектно-технологической деятельности:
Ц16. разработка технических заданий на проектирование технологических процессов производства материалов и изделий микро- и наноэлектроники;
Ц17. проектирование технологических процессов производства материалов и изделий микро- и наноэлектроники с использованием автоматизированных систем технологической подготовки производства;
Ц18. разработка технологической документации на проектируемые устройства, приборы и системы электронной техники; - обеспечение технологичности изделий электронной техники и процессов их изготовления, оценка экономической эффективности технологических процессов;
Ц19. авторское сопровождение разрабатываемых устройств, приборов и систем электронной техники на этапах проектирования и производства;
в области научно-педагогической деятельности:
Ц20. работа в качестве преподавателя в образовательных учреждениях среднего профессионального и высшего профессионального образования по учебным дисциплинам предметной области данного направления под руководством профессора, доцента или старшего преподавателя;
Ц21. участие в разработке учебно-методических материалов для студентов по дисциплинам предметной области данного направления;
Ц22. участие в модернизации или разработке новых лабораторных практикумов по дисциплинам профессионального цикла.

Механизмы достижения и корректировки целей включают:
- Углубленную общенаучную физико-математическую подготовку и профессиональную подготовку в области физики и технологии приборов и структур современной микро- и наноэлектроники;
- Научно-исследовательскую работу студентов;
- Учебную и преддипломную практики.

НИРС на кафедре осуществляется в нескольких формах - работа студентов в научных лабораториях кафедры, лабораториях институтов Академии Наук, в научно- производственных организациях проведение научных семинаров по проблемам современной физики, участие в работе научных конференций. Кафедра поддерживает тесные контакты с ведущими лабораториями Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе РАН, Петербургским институтом ядерной физики им. Б.П.Константинова РАН, где студенты имеют возможность проводить исследования на современном научном и технологическом оборудовании. С организацией современного производства изделий микро- и наноэлектроники студенты имеют возможность на научно-производственных предприятиях ЗАО Полупроводниковые приборы, ОАО Светлана-рост, в центре микроэлектромеханических систем СПбГПУ, Электронстандарт (все Санкт-Петербург). Часть студентов выполняют исследовательские работы в этих организациях.

Особенностью научно-исследовательских работ, выполняемых студентами кафедры в рамках обучения по магистерской программе является то, что практически все работы выполняются в рамках программ, поддержанными грантами различных организаций и научных сообществ: Российского Фонда Фундаментальных Исследований, Президента РФ, Минобразования РФ, Правительства С.-Петербурга. Работы ряда студентов поддержаны грантами Фонда содействия малых форм предприятий в научно-технической сфере (программа УМНИК).

Важным для формировании молодого специалиста является участие в научных конференциях. В течение последних пятнадцати лет ежегодно кафедрой совместно с Санкт-Петербургским академическим университетом – научно образовательным центром нанотехнологий РАН проводятся молодежные конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто и наноэлектронике. Соучредителями конференции являются Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе и Санкт-Петербургский государственный университет. Конференция имеет статус всероссийской и проводится при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, фонда некоммерческих программ «Династия», ЗАО «Полупроводниковые приборы». Студенты кафедры активно участвуют в работе конференции. Другой конференцией, на которую представляются студенческие работы магистров, обучающихся по магистерской программе «Электроника и наноэлектроника» является «International symposium. Nanostructures: Physics and Technology».

В последнее время расширяются контакты кафедры с зарубежными университетами в рамках совместных научных проектов, что создает возможности для стажировки студентов за рубежом. В настоящее время университетами, в которых стажируются студенты кафедры являются Умео Университет (Швеция) и Технологический университет Лаппеэнранта (Финляндия).

Результаты обучения формулируются в виде планируемых компетенций выпускников, соответствующих требованиям ФГОС по данному направлению и профилю подготовки, профессиональным стандартам, запросам рынка труда.
Выпускник должен обладать следующими компетенциями:

Р1- способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин ООП магистратуры;
Р2-способностью демонстрировать навыки работы в научном коллективе, порождать новые идеи;
Р3- способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения;
Р4-способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности;
Р5- способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов;
Р6- готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы;
в области научно-исследовательской деятельности:
Р7- готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач;
Р8- способностью разрабатывать с использованием современных языков программирования и обеспечивать программную реализацию эффективных алгоритмов решения сформулированных задач;
Р9- готовностью осваивать принципы планирования и методы автоматизации эксперимента на основе информационно-измерительных комплексов как средства повышения точности и снижения затрат на его проведение, овладевать навыками измерений в реальном времени;
Р10- способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов;
Р11- способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем, готовить научные публикации и заявки на изобретения;
в области проектно-конструкторской деятельности:
- способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников;
Р12- готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения, подготавливать технические задания на выполнение проектных работ;
Р13- способностью проектировать устройства, приборы и системы электронной техники с учетом заданных требований,
Р14- способностью разрабатывать проектно-конструкторскую документацию в соответствии с методическими и нормативными требованиям;
в области проектно-технологической деятельности:
Р15- способностью разрабатывать технические задания на проектирование технологических процессов производства материалов и изделий микро- и наноэлектроники;
Р16- способностью владеть методами проектирования технологических процессов производства материалов и изделий микро- и наноэлектроники с использованием автоматизированных систем технологической подготовки производства;
Р17- способностью разрабатывать технологическую документацию на проектируемые устройства, приборы и системы микро- и наноэлектроники;
Р18- готовностью обеспечивать технологичность изделий микро- и наноэлектроники и процессов их изготовления, оценивать экономическую эффективность технологических процессов;
Р19- готовностью осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых устройств, приборов и системы микро- и наноэлектроники на этапах проектирования и производства;
в области организационно-управленческой деятельности:
Р20- способностью организовывать работу коллективов исполнителей;
Р21- готовностью участвовать в поддержании единого информационного пространства планирования и управления предприятием на всех этапах жизненного цикла производимой продукции;
Р22- готовностью участвовать в проведении технико-экономического и функционально-стоимостного анализа рыночной эффективности создаваемого продукта;
Р23- способностью участвовать в подготовке документации для создания и развития системы менеджмента качества предприятия;
Р24- способностью разрабатывать планы и программы инновационной деятельности в подразделении;
в области научно-педагогической деятельности:
Р25- способностью проводить лабораторные и практические занятия со студентами, руководить курсовым проектированием и выполнением выпускных квалификационных работ бакалавров;
Р26- способностью овладевать навыками разработки учебно-методических материалов для студентов по отдельным видам учебных занятий.

Краткое содержание дисциплины

Основные функции моделей и их классификация. Понятие математической модели. Аналитические и имитационные, статистические и динамические. Квантово-механическое описание многоэлектронных систем. Многоэлектронный гамильтониан. Методы решения одноэлектронного уравнения Шредингера. Уравнения Хартри-Фока. Метод функционала плотности. Расчеты зонной структуры и полной энергии основного состояния. Основные методы решения уравнения Шредингера для атомов и молекул. Средства моделирования систем. Сравнительный анализ пакетов программ квантово-химического моделирования.

Цель

Основной задачей курса "Методы математического моделирования" является обучение студентов основным понятиям, приемам и методам математического моделирования в электронике и наноэлектронике, в области физики и техники полупроводников, ознакомление с важнейшими понятиями математического моделирования и применением основных методов и приемов математического моделирования для исследования явлений в твердых телах.

Результаты обучения

- Знать основные принципы построения математических моделей; основные методы исследования математических моделей; современные методы неэмпирических квантово-механических расчетов электронной структуры и колебательных спектров.

- Уметь выбрать метод решения технической проблемы, уметь прогнозировать направление протекания основных технологических процессов изготовления ИС, использовать методы компьютерного моделирования и исследования электронной структуры химических соединений при помощи распространенных пакетов программ квантовохимических расчетов, а также анализировать и использовать, получаемую из расчетов информации

- Уметь разрабатывать физические и математические моделей, иметь навыки компьютерного моделирования исследуемых физических процессов, приборов, схем и устройств, относящихся к профессиональной сфере. Уметь изучать по учебной, обзорной и научной литературе принципы и методы компьютерного моделирования.

- Владеть новыми технологиями, обеспечивающими повышение эффективности методов математического моделирования технологических процессов, параметров и характеристик приборов и устройств электроники, современными программными средствами их моделирования и проектирования.

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Введение. Предмет дисциплины и ее задачи. Предмет курса и его связь с дисциплинами подготовки и развитие математического моделирования. Моделирование как метод научного познания. Роль российских ученых в становлении и развитии математического моделирования. Характеристика проблем моделирования систем.		2	6
2. Основные функции моделей и их классификация. Основные функции и подходы к описанию моделей. Понятие математической модели. Аналитические и имитационные, статистические и динамические. Примеры моделей.		4	12
3. Квантово-механическое описание многоэлектронных систем. Многоэлектронный гамильтониан. Сведение к одноэлектронной задаче в эффективном самосогласованном потенциале. Квантовая статистика и спин. Уравнения Хартри-Фока. Метод функционала плотности	6	10	12
4. Методы решения одноэлектронного уравнения Шредингера. Основные методы решения уравнения Шредингера для атомов и молекул. Кристаллические диэлектрики. Метод псевдопотенциала. Приближение плоских волн. Методы оценки адекватности и точности моделей.	6	10	12
5. Расчеты зонной структуры и полной энергии основного состояния. Средства моделирования систем. Сравнительный анализ пакетов программ квантово-химического моделирования. Примеры реализации. Расчеты зонной структуры элементарных полупроводников. Расчеты зонной структуры полупроводников А3Б5.	6	10	12

Изучение дисциплины опирается на знания в области математики, химии, физики (включая атомную физику, квантовую механику), физических основ электроники, физики конденсированного состояния, материалов электронной техники, основ технологии электронной компонентной базы.

Основной учебник
1.Квантовая химия / Г. Гельман — М. БИНОМ, 2011
2.Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела / В. Г. Цирельсон — М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010

Дополнительная литература
1.Компьютерная химия / Т. Кларк — Москва Мир, 1990
2.Квантовая механика и квантовая химия / Н.Ф. Степанов — Москва Мир, 2001

Координатор: профессор О.Е. Квятковский

Краткое содержание дисциплины

Возникновение и эволюция науки; наука и философия; синтез теоретических и прикладных знаний в технике; эмпирический и теоретический уровни научного исследования; научные открытия; логические методы поиска решений.

Цель

Целью обучения студентов данной дисциплине является получение ими знаний о главных моментах становления и развития понятий различных областей науки и основах её методологии. Студенты должны усвоить основные принципы методологии научных и технических исследований, получить представление о роли абстрактно-математических моделей, реального и мысленного эксперимента, численного моделирования в развитии науки, использования результатов фундаментальных физических исследований и прикладной науки в техническом прогрессе, о тенденциях к интеграции современного научного познания, взаимосвязи и взаимопроникновения науки и техники.

Результаты обучения

- Уметь готовить методологическое обоснование научного исследования и технической разработки в области электроники.

- Владеть навыками методологического анализа научного исследования и его результатов.

- Знать методологические основы и принципы современной науки.

- Знать основные закономерности исторического процесса в науке и технике, этапы исторического развития в области электроники, место и значение электроники в современном мире.

- Уметь предлагать новые области научных исследований и разработок, новые методологические подходы к решению задач в профессиональной сфере деятельности.

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Лек	Сам
1. Возникновение и эволюция науки. Основные понятия и термины. Основные цели курса. Роль дисциплины в формировании общей и профессиональной культуры и ценностного отношения к науке. Преднаука и наука в собственном смысле слова. Cтановление первых форм теоретической науки. Архимед. Развитие логических норм научного мышления и организация науки в средневековых университетах. Становле-ние опытной науки в новоевропейской культуре. Формирование программ матема-тизированного и опытного знания: оксфордская школа, Р.Бэкон, У.Оккам. Предпо-сылки возникновения экспериментального метода и его соединения с математическим описанием природы. Техническое и научное знание и возникновение эксперименталь-ной науки. Г.Галилей, Ф. Бэкон, Р. Декарт. Новая методология и новая организация науки. Завершение научной революции в XVIII веке. Развитие основных научных направлений в XIX веке. М. Фарадей и Дж. Максвелл Формирование науки как про-фессиональной деятельности. Возникновение дисциплинарно-организованной науки. Научно-техническая революция XX века. М.Планк и А.Эйнштейн. Главные харак-теристики современной, постнеклассической науки. Современные процессы диф-ференциации и интеграции наук. Связь дисциплинарных и проблемно-ориентирован-ных исследований. Становление технической физики как области науки и техники, использующей результаты фундаментальных физических исследований в технике.	2	6
2. Наука и философия. Предметная сфера философии науки. Философские основания науки. Диалектическая логика как методология научного познания. Роль философских идей и принципов в обосновании научного знания. Философские идеи как эвристика научного поиска. Философское обоснование как условие включения научных знаний в культуру и как необходимая предпосылка экспансии науки на новые предметные области. Научные традиции и научные революции. Типы научной рациональности. Особенности современного этапа развития науки. Наука как социальный институт. Наука и нравственные ценности.	2	6
Синтез теоретических и прикладных знаний в технике. Донаучный этап. Рецептурное знание. Отражение предметной практики в техническом знании. Взаимосвязь технической практики и деятельности по производству и применению научно-технических знаний. Две стратегии порождения знаний: обобщение практического опыта и конструирование теоретических моделей, обеспечивающих выход за рамки наличных исторически сложившихся форм производства и обыденно-го опыта. Формирование технических наук. Специфика естественных и технических наук. «Науки об искусственном». Предметы и объекты технического знания и тех-нической физики. Периодизация развития технических наук. Структура описания технических и физических объектов Наблюдение и эксперимент. Теория (термино-логия, модели, методы построения моделей). Техническая теория и её особенности. Взаимодействие оснований науки и опыта как начальный этап становления новой дисциплины. Проблема классификации. Обратное воздействие эмпирических фактов на основания науки. Основные направления научно-технического прогресса. Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках. Пути развития технической физики как сферы научной деятельности. Сближение фундаментальных и прикладных наук. Индустриализация научного эксперимента. Техника и техноло-гия. Технологические применения науки. Особенности развития технического знания на современном этапе. Современные проблемы технической физики.	2	6
4. Методология научной деятельности. Методология как наука об организации деятельности. Предмет методологии науки. Понятие метода научного исследования. Научные методы эмпирического и теоретического познания. Общелогические методы в познании. Философские; общенаучные; частнонаучные; дисциплинарные методы; методы междисциплинарного и трансдисциплинарного исследования. Границы и сфера деятельности философских методов в науке Общеметодологические проблемы развития науки: проблема сочетания эмпирических и теоретических исследований, проблема научных абстракций, проблема специфики исследуемой области, возмож-ность моделирования, достоверность результатов исследований. Наука и научное исследование. Методы и виды научных исследований. Разработка и решение научных проблем. Классификация научных проблем. Ранний период развития моделей и модельных представлений. Использование материальных моделей как инструмента для решения технологических и технических задач. Научный результат и научное положение. Цель и научная гипотеза в научной работе.. Методика научной работы – совокупность научных средств, методов и принципов. Требования к научной работе: актуальность, новизна и ценность. Новизна: в объекте, в предмете, методе построения моделей в данной науке. Научная или практическая ценность научной работы.	2	6
5. Эмпирический и теоретический уровни научного исследования. Эмпирический и теоретический уровни научного познания. Формы знания на эмпирическом и теоретическом уровнях: научный факт, эмпирический закон, гипотеза, идея, принцип, знаковая модель, теория, теоретический закон. Структура эмпирического знания. Эксперимент и наблюдение. Случайные и систематические наблюдения. Применение естественных объектов в функции приборов в систематическом наблюдении. Данные наблюдения как тип эмпирического знания. Эмпирические зависимости и эмпирические факты. Процедуры формирования факта. Проблема теоретической нагруженности факта. Структуры теоретического знания. Первичные теоретические модели и законы. Развитая теория. Теоретические модели как элемент внутренней организации теории. Ограниченность гипотетико-дедуктивной концепции теоретических знаний. Развертывание теории как процесса решения задач. Математизация теоретического знания. Виды интерпретации математического аппарата теории. Роль теорий в интерпретации эксперимента. Научный результат и научное положение. Цель и научная гипотеза в научной работе. Обратное воздействие эмпирических фактов на основания науки.	2	6
6. Научные открытия. Два типа научных открытий: парадигмальные и экстраорди-нарные. Типология экстраординарных открытий. Повторные открытия. Природа случайных открытий. Запоздалые открытия. Преждевременные открытия и принцип экстраполяции. Научные открытия и приоритет. Обзор развития основных направлений физики в XIX и XX веках. Развитие волновой оптики. Возникновение электродинамики и её развитие до Максвелла. Электромагнетизм. Возникновение и развитие термодинамики. Карно. Открытие закона сохранения и превращения энергии. Возникновение и развитие теории электромагнитного поля. Открытие электромагнитных волн. Изобретение радио. Теория относительности Эйнштейна. Возникновение атомной и ядерной физики. Открытие Рентгена. Открытие радиоактивности. Открытие квантов. Идея атомной энергии. Развитие квантовой теории Эйнштейном. Открытие атомного ядра. Возникновение квантовой механики. Развитие ядерной физики. Начало атомной энергетики. Открытие изотопов. Расщепление ядра. Ускорители. Осуществление цепной реакции деления ядер.	2	6
7. Логические методы поиска решений. Общелогические методы и приемы иссле-дования. Анализ и синтез. Абстрагирование. Обобщение. Идеализация. Индукция и дедукция. Моделирование. Развитие модельных представлений и методов. Развитие понятия идеальной моделей и модельного эксперимента. Системный подход. Струк-турно-функциональный метод. Вероятностно-статистические методы. Морфологичес-кий анализ. Метод многомерных матриц. Алгоритм решения инженерных задач. Функционально - физическая методика конструирования. Фундаментальный метод проектирования Мэтчетта. Функционально-стоимостный анализ. Синектика.	2	6
8. Стратегия научного поиска. Проблема как отправная точка научного поиска. Функциональная биполярность научного поиска: приобретение нового знания и элиминирование неистинных утверждений. Изменение стратегии научного познания: возрастание рекомендательной (ведущей к управле-нию) роли науки. Гуманистические ориентиры в определении стратегий научного поиска. Сценарий стратегии научного поиска. Постановка проблемы. Изучение и оценка объекта. Создание оптимальной модели объекта, теории и концепции решения проблемы. Выработка методов реализации сформулированной концепции.	2	6
9. Методы организации научно-исследовательской работы. Наука и научное исследование. Требования к научной работе. Научная или практическая ценность научной работы. Методы и виды научных исследований. Разработка и решение научных проблем. Методы теоретических и эмпирических исследований. Моделирование как метод научного исследования. Планирование научно-исследовательских работ. Выбор направления научного исследования. Этапы научно-исследовательской работы. Планирование экспериментов. Информационное обеспечение научно-исследовательских работ. Специфика лабораторных и полевых исследований. Составление научного отчета. Стандарт на научный отчет. Специфика квалификационных научных работ.	2	6

Изучение дисциплины базируется на результатах освоения следующих дисциплин: физика, прикладная физика, теоретическая физика.

Основной учебник
1. Основы философии науки / Кохановский В.П., Лешкевич Т. Г.,. Матяш Т. П., Фатхи Т. Б. — Ростов на Дону: Феникс, 2010

Дополнительная литература
1. История и философия науки (Философия науки): Учебное пособие. / Под ред. КряневаЮ.В., Моториной Л.Е. — Москва, 2008
2. Современные философские проблемы естественных, технических и социально-гуманитарных наук / под общ. ред. д-ра филос. наук, проф. В. В. Миронова — М. : Гардарики, 2006

Координатор: доцент Каров Д.Д.

Краткое содержание дисциплины

Студенты подготавливают доклады по тематике своих научных исследований на английском языке в форме презентаций и выступают перед аудиторией под руководством преподавателя. Каждый студент делает 1-2 доклада в семестр.

Цель

Сформировать специалистов, умеющих писать статьи на английском языке по тематике новых разделов электроники; умеющих грамотно излагать содержание своих научных исследований в форме докладов на английском языке.

Результаты обучения

- Знать основные термины и понятия, используемые в научной литературе по физике;

- Знать структуру научной статьи и доклада;

- Уметь представлять результаты научного исследования в форме научной статьи на английском языке;

- Уметь излагать результаты научного исследования в форме доклада на англ. языке.

Содержание

Темы, разделы	Часы в сем.
	Лек	Сам
1. АННОТАЦИИ СТАТЕЙ И ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ
1.1. Стиль аннотации. Ознакомление со стилем аннотации научной статьи. Употребление пассивного и активного залогов со словами we, paper, investiga-tion в качестве подлежащего.	1	1
1.2. Употребление «Исследовать». Основная лексика при употреблении в тексте научной статьи понятия «исследовать» – to study, to investigate, to examine, to analyze, to consider, to de research, to inquire into, to explore, to test.	1	1
1.3. Употребление «Описывать». Основная лексика при употреблении в тексте научной статьи понятия «описывать» – to describe, to discuss, to outline, to depict, to report, to present, to give account of.	1	1
1.4. Употребление «Получать». Основная лексика при употреблении в тексте научной статьи понятия «получать» – to obtain, to determine, to find, to establish, to fabricate, to produce, to form.	1	1
1.5. Употребление «Обнаруживать». Основная лексика при употреблении в тексте научной статьи понятия «обнаруживать» – to show, to find, to observe, to reveal, to dis-cover, to detect, to recognize, it ia shown that, is shown to be, it is found that, is found to be.	1	1
1.6. Употребление «Определять». Основная лексика при употреблении в тексте научной статьи понятия «определять» – to measure, to time, to determine, to calculate, to estimate, to evaluate, to refine.	1	1
1.8. Употребление конструкции to be of. Фразеология при употреблении в тексте научной статьи конструкции to be of.	1	1
2. ВВЕДЕНИЕ. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
2.1. Цели и задачи. Ознакомление с принципами написания введения для научной статьи, формулировкой целей и задач работы с использованием лексики aim, object, objective, purpose, task, main, chief, primary, principal.	1	1
2.2. Употребление глаголов to intend и to design. Употребление в тексте научной статьи глаголов to intend и to design для выражения мотивации исследований.	1	1
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Условия эксперимента. Основная лексика при описании в тексте научной статьи условий проведения экспериментов – способы численного выражения величины, использование конструкций as low as, as high as.	1	1
3.2. Измерения под влиянием различных факторов. Основная лексика, используемая при описании факторов, под влиянием которых про-водились исследования – условия, употребляющиеся с предлогами under, in/within, описание диапазона измерения величины «…от…до…»	1	1
3.3. Способы и методы. Описание в тексте научной статьи способов и методов исследований с использованием основной лексики method, procedure, approach, technique, way.	1	1
3.4. Употребление «Метод состоит в том, что...» Использование глаголов to be of, to consist in, to involve, to include для перевода выражений «заключаться в том, что»; «состоять в».	1	1
3.5. Экспериментальные установки. Экспериментальные установки Основная лексика, используемая для описания различных установок – device, apparatus, instrument, equipment, tool, facility, installa-tion и др.	1	1
3.6. Описание объекта исследований. Описание объекта исследований Использование конструкций to be, to repre-sent, to be known as, to be considered as для перевода слов «являться», «представлять собой».	1	1
3.7. Достоинства и недостатки. Основная лексика, используемая для описания достоинств и недостатков – merit, advantage, disadvantage, drawback, limitation, the pros and cons.	1	1
3.8. Возможности метода, свойства объекта исследования. Основная лексика, используемая при опи-нии свойств объекта исследования – one can see in Fig.1 that; it is seen in Fig.1 that; from Fig.1 it can be seen; this can be seen graphically. Использование конструкции to be capable of + герундий или существительное.	1	1
3.9. Позволять, давать возможность. Основная лексика для перевода позволять, давать возможность – to allow, to permit, to enable. Использование конструкций to make it possible + инфинитив, to make possible + герундий или существительное.	1	1
3.10. Ошибки и погрешности. Основная лексика при описании ошибок и погрешностей – error, random error, human error, mistake, deviation, artefactum. Варианты перевода выражения «с точностью до…» - accurate to, with an accuracy of, with a preci-sion of.	2	1
4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
4.1. Данные. Основная лексика при описании наборов данных – results, findings, data, evidence, fact, information.	1	1
4.2. Употребление «Данные показывают...». Лексика, употребляемая при переводе «данные показывают» - to show, to indicate, to demonstrate, to confirm, to verify, to support, to contradict, to prove, to give evidence of.	2	1
4.3. Зависимости. Основная лексика, используемая при описании зависимостей – dependence of... on (upon), to depend on, to be dependent on, to be independent of, depending on, as a function of, to depend on whether ..., to be dictated by. Перевод прямо (обратно) пропорционально – to vary directly/inversely as.	2	1
4.4. Изменение, увеличение, уменьшение. Основная лексика и употребление предлогов при характеризации изменения величины – to change, to vary, to alter. Лексика при отсутствии изменения величины – to maintain, to conserve, to hold, to keep, to keep constant. Глаголы to increase, to grow, to jump, to gain, to enhance, to raise, to rise, to accelerate, to expand, to extend, to amplify и их антонимы.	2	1
4.5. Влияние. Основная лексика при описании воздействия, влияния – influence, effect, to affect, to act on (upon) и др.	2	1
4.6. Употребление «Давать, производить, создавать». Использование глаголов to give, to produce, to provide, to yield, to create, to generate, to offer при переводе слов «давать», «производить», «создавать».	2	1
4.7. Характеристика предмета исследования. Основная лексика при описании характеристик – feature, trait, line, characteristics, peculiarity.	2	1
4.8. Проявлять особенности. Проявлять особенности Использование глаголов to display, to mani-fest, to show, to reveal, to exhibit для перевода глагола «проявлять»	2	1
5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Интерпретация. Основная лексика при переводе интерпретации результатов – to explain, to interpret, to account for, to give, to provide an/the explana-tion for, to offer, to suggest an/the explanation.	2	1
5.2. Сопоставление. Основная лексика при сравнении и сопоставлении данных – to correlate (with or to), to compare, as compared to, in comparison with, as against.	2	1
5.3. Соответствие. Использование to agree, agreement, correlation, disagreement, discrepancy для описания соответствия и несоответствия.	2	1
5.4. Согласование с....Использование to fit и to match для перевода понятий согласования, совпадения, подгонки.	2	1
5.5. Сходство и различие. Основная лексика для описания сходства и различия – to differ from/in/by, to be different (from, in, by), to be similiar in, to be very much like, to be alike, to have somthing in common with, by analogy with, ti distinguish between, unlike и др.	2	2
5.6. Взаимосвязь. Описание взаимосвязи с использованием relation of ... and (between ... and), connection with (between), interrelation, interconnection, interdependence, interplay. Глаголы, имею-щие значение «связывать» и существительные, имеющие значение «связь».	2	1
5.8. Корреляция. Перевод выражения «объясняется тем, что» при помощи конструкции to be accounted for/by+герундиальный оборот. Выражения to ascribe to, to attribute to, to associate with, to put down to.	2	1
5.9. Предположение. Основная лексика при описании предположений – to assume, to believe, to expect, to presume, to suggest, to suppose и др. Перевод выражения «предполагается, что» при помощи конструкции подлежащее+is assumed/expected/presumed+инфинитив.	2	1
5.10. Учитывать, принимать во внимание. Использование выражений to consider, to take into consideration, to take into account, to allow for, to leave out of account, to overlook, to ignore, to set aside, to neglect.	2	1
5.11. На основании. Основная лексика для перевода «на основании» - on the basis (ground) of, on account of , base on, for reasons given	2	2
5.12. При условии. Использование лексики in case of, in the event of, on condition. Выражение «при условии» через when, with, once.	2	1
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6.1. Выводы. Основная лексика при формулировке выводов – conclusion, deduction, inference, to conclude, to infer, to assign, to make (draw) conclusion, to draw inferences, to come to a conclusion that, it may be stated that, thus, therefore, consequently.	2	1
6.2. Рекомендации. Выражение рекомендаций в форме it is suggested that (something) should be done, we suggest doing , to propose, to recommend.	2	2
6.3. Применение. Использование лексики application, to use, to make use of, to employ, to apply to, to utilize, to be applicable при описании возможностей применения.	2	1
6.4. Личные благодарности. Выражение личных благодарностей и использованием to be grateful, to acknowledge gratefully, to take pleasure in thanking, to be indebted.	2	1
6.5. Благодарности фондам, организациям, программам фирмам. Использование to support, to be funded при выражении благодарности источникам финансирования работы, организаторам и т.д.	2	1
7. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ В ФОРМЕ ДОКЛАДА НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ
7.1. Доклады студентов на английском языке по результатам НИР с интерактивным обсуждением	38	23

Изучение дисциплины базируется на результатах освоения английского языка в средней школе и бакалаврской подготовки.

Основной учебник
1. Деловой английский / Пичкова — Издательство: Проспект, 2010

Дополнительная литература
1.  Русско-английский словарь и фразеология новых разделов физики полупроводников. Учебное пособие. / Е. В. Владимирская [и др.] — СПб. Наука, 2000

Координатор: доцент  Елизарова М.В.

Краткое содержание дисциплины

Проблема восстановления зависимостей. Алгебраические некорректные задачи. Эвристические методы регуляризации. Детерминистические методы регуляризации. Устойчивость решений дифференциальных уравнений.

Цель

Подготовка специалистов высокой квалификации в области современных методов математической обработки экспериментальных данных.

Результаты обучения

– знание теоретических основ методов решения обратных некорректных задач;
– знание теоретических основ алгоритмической реализации методов решения обратных некорректных задач, а также особенностей программирования этих методов;
– знание программных средств и языков программирования;
– умение выбрать наилучший метод решения и его оптимальную алгоритмическую реализацию для решения данной конкретной задачи;
– умение реализовать наилучший вариант последовательности всех действий, необходимых для решения конкретной задачи;
– умение критически оценивать возможности извлечения полезной физической информации из данных как прямых, так и косвенных физических экспериментов;
– владение современ. программными средствами обработки экспериментальных данных;
– учебные умения, позволяющие с высокой степенью самостоятельности осваивать новые методы решения обратных задач из различных профессиональных областей;
– умение самостоятельно создавать теоретическую основу программных средств обработки экспериментальных данных а, в ряде случаев, и сами эти программные средства.

Содержание

Темы, разделы	Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Восстановление зависимостей
1.1. Введение в предмет. Основные положения. Понятие прямой и обратной задачи. Устойчивость. Корректность. Обусловленность систем линейных алгебраических уравнений.	1	2	1
1.2. Проблема восстановления зависимостей квадратов (МНК) для линейной аналитической аппроксимации. Квазилинейные аппроксимации. Нелинейные аппроксимации, метод Левенберга-Марквардта. Обусловленность МНК, проблема экстраполяции. Сингулярное разложение. Проблема регрессии, планирование эксперимента и регуля-ризация МНК. Методы вероятностного сглаживания данных. Разведочный анализ. Полиномиальное сглаживание. Комбинации вероятностных и аналитических методов сглаживания. Робастные методы регрессии, выбросы данных. Сплайны.	6	12	6
2. Обработка данных косвенных экспериментов
2.1. Алгебраические некорректные задачи. Системы линейных алгебраических уравнений. Полные системы. Переопределенные системы. Системы нелинейных алгебраических уравнений.	1	2	1
2.2. Эвристические методы регуляризации. Проблема деконволюции. Постановка задачи. Метод усечения спектра. Обратное преобразование Абеля. Методы противосвертки. Методы последовательной противосвертки ван-Циттерта и Джансона. Инверсная фильтрация и обработка изображений. Основы компьютерной томографии.	4	8	4
2.3. Детерминистские методы регуляризации. Условная корректность. Регуляризованное операторное уравнение. Регуляризация интегральных уравнений I рода по Тихонову. Численный алгоритм решения уравнения Эйлера-Тихонова. Примеры применения метода регуляризации Тихонова к различным классам задач. Обзор иных методов регуляризации. Регуляризация по Тихонову с априорными ограничениями на решение.	4	8	4
2.4. Проблемы неустойчивости обыкновенных дифференциальных уравнений и краевых задач. Устойчивость численного решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Особенности численных методов решения краевых задач . Улучше-ние обусловленности задач Коши. Численное решение проблемы собственных значений. Модификация баллистического метода для решения задачи Штурма-Лиувилля. Обратная задача дифференциальных уравнений. Особенности численного решения уравнения Шредингера. Обратная задача квантовой механики.	2	4	2

Изучение дисциплины базируется на результатах освоения следующих дисциплин учебного плана подготовки бакалавров: «Математика», «Математическая физика», «Численные методы», «Экспериментальные методы исследований»

Основной учебник
1. Обратные прикладные задачи и MatLab. учебное пособие для вузов по направлению подготовки и специальности "Приборостроение". / В. С. Сизиков — СПб. Лань, 2011

Дополнительная литература
1. Численные методы решения некорректных задач. / А. Н. Тихонов [и др.] — М. Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990
2. Численное решение задач метода наименьших квадратов. Пер. с англ.. / Ч. Лоусон, Р. Хенсон — Москва Наука, 1986

Координатор: доцент Головицкий А.П.

Краткое содержание дисциплины

Общие свойства энергетического спектра электрона в идеальном кристалле. Методы расчета зонной структуры. Применение к определению зонной структуры. Метод эффективной массы. Взаимодействие между электронами. Колебания кристаллической решетки. Взаимодействие электронов с колебаниями решетки.

Цель

- создание у студентов комплекса знаний о фундаментальных явлениях, характерных для физики твердого тела, для описания которых необходимо использование квантовой механики, а также об экспериментальных методах их исследования;
- формирование у студентов представлений об особенностях зонной структуры твердых тел, которые лежат в основе современной твердотельной электроники;
- ознакомление студентов с особенностями энергетического спектра элементарных возбуждений в твердом теле и методами их теоретического описания;
-ознакомление студентов с современными достижениями и перспективами применения твердотельных структур в микро- и наноэлектронике.

Результаты обучения

Студент должен знать:
- основные методы расчета зонной структуры твердых тел;
- основные параметры энергетического спектра элементарных возбуждений;
- область применимости различных модификаций метода эффективной массы;
- методы определения фононного спектра твердотельных структур;
-области практического применения твердотельных приборов и устройств.

Содержание

Темы, разделы	Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Введение. Аморфные и кристаллические твердые тела. Конденсированные тела. Основные сведения о стабильных и метастабильных веществах. Кристаллическая решетка. Геометрия кристаллической решетки.	2	-	4
2.Общие свойства энергетического спектра электрона в идеальном кристалле. Модель свободных электронов. Импульс свободного электрона. Условие ортогональности и нормировки волновой функции. Электрон в периодическом поле кристаллической решетки. Теорема Блоха. Свойства квазиимпульса.	2	4	6
3. Методы расчета зонной структуры. Приближение сильной связи. Образование зон. Приближение слабой связи. Приближенные методы расчета зонной структуры твердых тел.	2	8	8
4. Применение симметрии к определению зонной структуры. Применение симметрии к определению зонной структуры	2	4	6
5. Метод эффективной массы. Метод эффективной массы. Модель Кейна.	2	6	6
6.Взаимодействие между электронами. Взаимодействие между электронами. Теория экранирования. Экситон Переход металл-диэлектрик (модели Мотта и Андерсена). Электронная Ферми–жидкость.	2	4	8
7. Колебания кристаллической решетки. Колебания кристаллической решетки. Динамика колебаний ионного кристалла. Взаимодействие электронов с колебаниями решетки.	4	8	10
8. Низкоразмерные системы. Системы с пониженной размерностью	2	2	6

Изучение дисциплины предполагает знание теоретической физики (статистическая физика, электродинамика, квантовая механика), а также физики твердого тела и полупроводников.

Основной учебник
1. Основы теории металлов / А. А. Абрикосов — М. Физматлит, 2009
2. Квантовая теория твердых тел / И. П. Ипатова — СПб. Изд-во Политехн. ун-та, 2008

Дополнительная литература
1. Квантовая теория твердых тел / Р. Пайерлс — Москва, 2002
2. Основы физики полупроводников / П. Ю, М. Кардона — Москва Физматлит, 2002

Координатор: доцент О.В. Прошина

Краткое содержание дисциплины

Размерное квантование и квантово-размерные структуры. Технология квантово-размерных структур. Свободные и связанные носители в структурах с пониженной размерностью. Кинетические эффекты в квантово-размерных системах. Оптические свойства квантовых ям. Двухмерный электронный газ в сильном магнитном поле.

Цель

Дисциплина призвана ознакомить студентов с основами физических процессов, протекающих твердотельных структурах с пониженной размерностью, включая структуры с квантовыми ямами, квантовыми нитями и квантовыми точками, с основами современных технологий разработки и создания таких структур и с принципами разработки эффективных приборов наноэлектроники и их применения.

Результаты обучения

- знание физических основ работы электронных приборов разных типов;
- знание особенностей физических свойств систем с пониженной размерностью и методов их теоретического описания;
- знание технологии создания структур с пониженной размерностью, включающей как традиционные методы микроэлектроники, так и специфические технологические процессы, разработанные в последние годы для получения низкоразмерных структур;
- знание характеристик и параметров основных типов электронных приборов, особенностей их использования в радиоэлектронных устройствах.
- умение подобрать электронный прибор, наиболее подходящий для решения конкретной научно-технической задачи;
- умение выполнять количественные расчеты параметров низкоразмерных систем на базе математического аппарата квантовой механики;
- умение использовать новые физические явления для создания новых материалов, компонентов, приборов и устройств микро- и наноэлектроники.

Содержание

Темы, разделы	Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Введение. Краткая характеристика целей и задач курса, его место в учебном процессе и связи с другими курсами, перечень основных разделов курса, их взаимосвязи и важности с точки зрения понимания физики и технологии низкоразмерных систем, а также возможностей их использования для создания приборов и устройств наноэлектроники.	1	-	1
2. Элементарные наноструктуры - системы квантовых ям, нитей, точек и полупроводниковые сверхрешетки. Общие представления о квантоворазмерных системах. Основные тенденции развития современной микро- и наноэлектроники. Минимизация размеров рабочих элементов и возникающие при этом проблемы. Области использования квантоворазмерных структур. 2. Особенности низкоразмерных систем. Требования к подбору веществ и технологии квантоворазмерных структур, трудности при их создании. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии, его основные характеристики и достоинства. Методы контроля свойств выращиваемых структур. Модели механизма роста арсенида галлия. Легирующие примеси и способы их введения. Газофазная эпитаксия их металлоорганических соединений. Принцип кристаллизации вещества из металлорганических соединений. Скорость роста, используемые газы- носители. Достоинства и недостатки метода газофазной эпитаксии. Технология одномерных- и нульмерных структур. Традиционные методы микролитографии, их физические ограничения и недостатки. Методы травления полупроводниковых материалов и их недостатки.	1	3	4
3. Особенности низкоразмерных систем. Требования к подбору веществ и технологии квантоворазмерных структур, трудности при их создании. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии, его основные характеристики и достоинства. Методы контроля свойств выращиваемых структур. Модели механизма роста арсенида галлия. Легирующие примеси и способы их введения. Газофазная эпитаксия их металлоорганических соединений. Принцип кристаллизации вещества из металлорганических соединений. Скорость роста, используемые газы- носители. Достоинства и недостатки метода газофазной эпитаксии. Технология одномерных- и нульмерных структур. Традиционные методы микролитографии, их физические ограничения и недостатки. Методы травления полупроводниковых материалов и их недостатки.	2	3	5
4. Размерное квантование. Классические размерные и квантоворазмерные (КР) эффекты. Принцип размерного квантования. Энергетический спектр электронов в потенциальной яме. Квантование энергии. Условия наблюдения КР эффектов. Структуры с одномерным и нульмерным электронным газом. Структуры с вертикальным переносом. Периодические и непериодические сверхрешетки, их энергетический спектр. Минизоны.	2	4	6
5. Электронные свойства наноструктур. Функция плотности электронных состояний с трехмерной, двухмерной, одномерной и нульмерной системой. Плотность состояний в сверхрешетках. Статистика свободных носителе заряда в двухмерном электронном газе. Вырожденная и невырожденная статистика, критерий вырождения. Критерии заполнения одной подзоны размерного кванто-вания. Примесные состояния в двухмерных системах. Энергия связи примесного центра и ее зависимость от ширины и высоты потенциальной ямы. Случай квантовых нитей. Энергия связи экситонов в квантоворазмерных системах. Влияние электрического поля на энергию связи экситона. Экранирование заряда в двухмерных системах, особенности его описания и параметров по сравнению с трехмерным случаем. Контактные явления. Поверхностное квантование. Двумерный диод Шоттки. Релаксация зарядов в двумерных системах.	2	5	7
6. Двумерный электронный газ в МДП-структурах. Основные типы структур с двухмерным электронным газом: тонкие пленки, МДП-структуры, структуры с одиночным и двойным гетеропереходом, дельта-слои; их энергетические диаграммы и используемые материалы.	1	3	4
7. Квантовый эффект Холла в двумерном электронном газе. Энергетический спектр двумерных электронов в магнитном поле, перпендикулярном и параллельном плоскости слоя. Кратность вырождения. Разделение эффектов орбитального и спинового квантования. Зависимость диссипативной и холловской проводимости от времени релаксации в сильных магнитных полях. Квантовый эффект Холла. Экспериментальные проявления квантового эффекта Холла. Квантовый эталон сопротивления. Физическая природа квантового эффекта Холла. Андерсоновская локализация состояний. Роль эффектов локализации в квантовом эффекте Холла. Вывод выражения для значения холловской проводимости в области плато.	3	3	6
8. Транспортные явления в наноструктурах. Проводимость и подвижность в двумерных системах. Влияние размерности системы на рассеяние носителей заряда. Время релаксации, сравнение его значения для трехмерной и двумерной системы. Различные механизмы рассеяния носителей заряда. Рассеяние на ионизованных примесях, фононное рассеяние, сплавное рассеяние, рассеяние на шероховатостях границы раздела. Требования, предъявляемые к низкоразмерным структурам для достижения высоких значений подвижности. Модулированное легирование, спейсерный слой. Межуровневое рассеяние. Зависимость времени релаксации от толщины двумерного слоя.	2	7	9
9. Туннелирование через квантоворазмерные структуры. Вертикальный перенос в системе квантовых ям. Резонансное туннелирование. Термостимулированные токи. Вольт-амперные характеристики сверхрешеток.	1	1	2
10. Проблемы одноэлектроники. Баллистический перенос носителей. Элек-тронные линзы. Баллистическая проводимость квант. нити. Зависимость прово-димости квантовой нити от напряжен. на затворе Шоттки. Кулоновская блокада.	1	2	3
11. Особенности оптических свойств наноструктур. Знание понятий, определений, описаний, формулировок. Оптические переходы электронов в квантовых ямах. Межзонное, внутризонное, межподзонное и внутриподзонное поглощение света. Спектры поглощения. Зависимость коэффициента поглоще-ния света от поляризации. Оптическая ионизация квантовых ям. Резонансные и нерезонансные квантовые ямы. Межзонное поглощение света. Вид спектра поглощения. Межуров-невые переходы электронов. Поляризационная зависимость коэффициента внутризонного поглощения света. Оптическая ионизация квантовых ям. Спектр оптической ионизации резонансных и нерезонансных квантовых ям. Эффекты деполяризации. Эффективная диэлектрическая проницаемость двумерной слоистой системы.	2	5	7

Изучение дисциплины опирается на знания, полученные при изучении курсов "Общая физика", "Математика", "Теор.физика", "Физика полупроводников", "Квантовая механика".

Основной учебник
1. Основы наноэлектроники / В. П. Драгунов, И. Г. Неизвестный, В. А. Гридчин — М. Логос, 2006

Дополнительная литература
1. Оптические явления в полупроводниковых квантово-размерных структурах / Л.Е. Воробьев, Л.Е. Голуб, С.Н. Данилов и др. — Санкт-Петербург Изд-во СПбГТУ, 2000

Координатор: Профессор Д.А. Фирсов

Краткое содержание дисциплины

Базы данных научной и образовательной информации; методы поиска информации. Компьютерные образовательные технологии, поиск информации в сети «Интернет». Телекоммуникационные сети; дистанционное обучение; структура и средства сетевых систем дистанционного обучения.

Цель

- получить представление о современном состоянии развития информационных технологий для анализа больших объемов экспериментальных данных, систем численных расчетов и численного моделирования физических процессов;
- сформировать специалистов, умеющих эффективно использовать компьютерные технологии и быстро реагировать на их модификации.

Результаты обучения

Студент должен:
- уметь производить выбор пакета программ, оптимального для конкретной задачи;
- иметь навыки использования программирования в различных пакетах прикладных программ обработки данных;
- уметь быстро усваивать новые программные пакеты и подходы.

Содержание

Темы, разделы	Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Введение. Основные сведения об информационных компьютерных технологиях	-	2	-
2. Работа с программным пакетом «Origin»
2.1. Введение, структура и интерфейс пакета. Области данных, области алгоритмов, области визуального представления результатов.	-	4	2
2.2. Импорт и экспорт больших объемов данных, визуализация данных. Параметры импорта экспериментальных данных, полученных с помощью различных приборов, инструментов и систем обработки данных. Визуализация массивов данных различной размерности, параметры и настройки визуализации. Экспорт данных и результатов визуализации в различные форматы.	-	6	4
2.3. Анализ и нелинейная аппроксимация данных в пакете «Origin». Преобразования данных и расчеты, статистические характеристики, анализ линейных, экспоненциальных, полиномиальных зависимостей. Разложение на несколько лоренцовых и гауссовых контуров. Анализ произвольных нелинейных зависимостей.	6	10	6
3. Работа с программным пакетом Matlab
3.1. Введение, “матричная идеология” пакета. Интерфейс, командная строка, основные операторы, различные варианты задания матриц	-	6	4
3.2. Основы языка, импорт и экспорт данных, визуализация данных. Общий синтаксис команд, импорт и экспорт массивов данных различной размерности, визуализация данных и ее параметры.	6	8	6
3.3. Организация работы над проектом. Рабочая среда, пространство имен переменных, файлы-функции, файлы-скрипты.	-	4	4
3.4. Элементы программирования среды Matlab. Различные варианты определения функции, циклы, условные операторы, анонимные функции, функции функций. Основные методы оптимизации кода.	6	10	8
3.5. Альтернативы Matlab с открытым исходным кодом. Обзор GNU Octave, основные отличия синтаксиса.	-	4	2

Изучение дисциплины базируется на результатах освоения следующих дисциплин: "Информатика", "Теория вычислительных систем", "Численные методы", "САПР" и др.

Основной учебник
1. Информационные технологии. учебное пособие. / Л. И. Алешин — М. Маркет ДС, 2010
2. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MATLAB. учебное пособие. / С. В. Поршнев — СПб. Лань, 2011

Дополнительная литература
1. Информационные технологии. учебное пособие. / С. Г. Редько — СПб. Изд-во Политехн. ун-та, 2007

Координатор: Доцент А.Н. Софронов

Краткое содержание дисциплины

Современные возможности по проектированию и моделированию приборов и интегральных схем. Базовые технологии изготовления активных и пассивных микроэлектронных компонентов. Методы исследования, моделирования и анализа технологических процессов. Полупроводниковые субмикронные приборы. Перспективные материалы и структуры электроники.

Цель

Целью настоящего курса являются формирование у студентов комплекса знаний, умений и навыков в области проектирования активных и пассивных микроэлектронных компонентов и устройств, с использованием современных пакетов прикладных программ, обеспечивающих приборно-технологическое проектирование нового поколения СБИС. Изучение и освоение типовых базовых технологических процессов производства микроэлектронных компонентов и устройств с использованием современных методов моделирования с применением новейших программных продуктов.

Результаты обучения

- знать- тенденции и перспективы развития электроники и наноэлектроники, а также смежных науки и техники, передового отечественного и зарубежного научного опыта в профессиональной сфере деятельности, физических принципов организации процессов производства изделий электронной компонентной базы, проведения отдельных технологических операций;
- знать методы расчета, проектирования, конструирования и модернизации электронной компонентной базы с использованием систем автоматизированного проектирования и компьютерных средств;
- уметь - разрабатывать физические и математические модели приборов и устройств электроники и наноэлектроники; разрабатывать технологические маршруты их изготовления, применять новейшие технологические и конструкционные материалы; применять данные знания для создания новых твердотельных сред при производстве электронных устройств нового поколения; разрабатывать технологические маршруты изготовления приборов и устройств электроники и наноэлектроники, анализировать научную литературу и осваивать новейшие достижения в области технологических и проектных решений устройств электроники; собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информации, осуществлять  выбор методик и средств решения задачи.
- владеть - методами проектирования электронной компонентной базы и технологических процессов электроники и наноэлектроники, методами экспериментального исследования, сведениями о современных технологиях изготовления устройств электроники, методами поиска и анализа научной информации в сфере проектирования и технологии электронной компонентной базы.

Содержание

Темы, разделы	Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1.Современные возможности по проектированию и моделированию приборов и интегральных схем. Изучение современных возможностей по проектированию и моделированию приборов и интегральных схем, изготовлению фотошаблонов, проектированию и изготовлению устройств субмикронных размеров	-	6	8
2.Базовые технологии изготовления активных и пассивных микроэлектронных компонентов. Базовые технологии изготовления активных и пассивных микроэлектронных компонентов и устройств, адаптированных к новой электронной компонентной базе, освоение технологии новых материалов и покрытий, обеспечивающих повышение надежности компонентов и интегральных схем на их основе.	-	6	10
3.Методы исследования, моделирования и анализа технологических процессов. Методы исследования, моделирования и анализа технологических процессов. Моделирование технологических процессов в процессе проектирования активных и пассивных микроэлектронных компонентов и устройств: термическое окисление кремния; диффузия в кремнии при высокой и низкой концентрации примеси; ионная имплантация; пучковый отжиг имплантированного кремния; оптическая литография; литография в глубокой УФ области.	6	8	12
4.Полупроводниковые субмикронные приборы. Полупроводниковые субмикронные приборы; МОП структуры с малыми размерами элементов, трехмерная интеграция; моделирование технологического процесса формирования структуры прибора, механических напряжений внутри прибора; анализ растекания носителей заряда; температурного режима.	6	8	12
5.Перспективные материалы и структуры электроники. Кремниевые приборы и приборы с гетеропереходами (в том числе на основе SiC и GaN); приборы на основе материалов A3B5, использующих гетеропереходы (HEMT).	6	8	12

Изучение дисциплины опирается на знания в области математики, химии, физики (включая атомную физику, квантовую механику), физических основ электроники, физики конденсированного состояния, материалов электронной техники, основ технологии электронной компонентной базы, наноэлектроники.

Основной учебник
1. Технологические процессы изготовления кремниевых интегральных схем и их моделирование / М. А. Королёв, Т. Ю. Крупкина, М. А. Ревелева, 2009
2. Металлизация ультрабольших интегральных схем / Д. Г. Громов, А. И. Мочалов, А. Д. Сулимин, В. И. Шевяков — М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009

Дополнительная литература
1. Нанотехнологии / Ч. Пул - мл., Ф. Оуэнс — М. Техносфера, 2010
2. Технология и конструирование интегральных микросхем / — Красноярск Изд-во Краснояр. ун-та, 1992

Координатор: Доцент И.Б. Захарова

Краткое содержание дисциплины

Акустоэлектроника. Оптоэлектроника и интегральная оптика. Магнитоэлектроника. Криоэлектроника. Молекулярная электроника.

Цель

Основной задачей курса является обучение студентов новому, несхемотехническому принципу обработки и хранения информации в микроэлектронике, изучение разнообразных физических процессов и явлений, протекающих в твердом теле, которые могут быть использованы для моделирования различных функций преобразования информации.

Результаты обучения

Студент должен:
- Знать основные физические процессы и явления в функциональных средах, в нелинейных оптических материалах, устройствах градиентной, интегральной и волоконной оптики, акустоэлектроники, определяющие их функциональные возможности и принципы действия изделий, знать основные пути реализации технологии функциональных устройств.
- Знать перспективы и направления развития функциональной микроэлектроники, технологические и физические ограничения степени интеграции микросхем.
- Уметь выбрать метод решения технической проблемы, уметь прогнозировать направление протекания основных технологических процессов изготовления ИС.
- Иметь навыки творческой работы по анализу физических явлений в функциональных узлах и устройствах, в том числе интегральных.
- Уметь изучать по учебной, обзорной и научной литературе принципы действия, методы изготовления и способы применения функциональных элементов и интегральных устройств.
- Владеть новыми технологиями, обеспечивающими повышение эффективности проектов, технологических процессов, эксплуатации и обслуживания новой техники; методами экспериментальных исследований параметров и характеристик приборов и устройств функциональной электроники, современными программными средствами их моделирования и проектирования.

Содержание

Темы, разделы	Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Предмет дисциплины и ее задачи. Функциональная электроника (ФЭ) - четвертое поколение в электронике. Ограничения в схемотехнической интегральной электронике по физическим и технологическим факторам. Статистические и динамические неоднородности. Типы носителей информационного сигнала. Функциональная электроника - электроника динамических неоднородностей. Физические поля и процессы, обеспечивающие возникновение, продвижение и взаимодействие динамических неоднородностей. Обобщенная схема построения элементов и устройств функциональной электроники. Особенности выбора материалов континуальной среды для компонентов функциональной электроники. Классификация элементов и устройств ФЭ по направлениям и назначениям	1	2	3
2. Акустоэлектроника. Элементы теории упругости: тензоры деформаций, напряжений, моделей упругости, упругих постоянных. Волны Рэлея. Распределение энергии в рэлеевской волне. Рэлеевские волны в кристаллах, особенности, обусловленные анизотропией. Волны Лява. Типы и свойства поверхностных акустических волн: волны Стоунли, Лэмба, Гуляева-Блюстейна. Методы возбуждения и приема акустических волн. Встречно-штыревой преобразователь: эквивалентная схема, параметры. Управление распространением акустических волн: многополосковые ответвители, отражатели. Резонаторы акустических волн. Взаимодействие электронов с поверхностными акустическими волнами. Основные устройства функциональной акустоэлектроники. Линии задержки и фазовращатели. Полосовые, трансверсальные и дисперсионные фильтры. Акустоэлектронные корреляторы, конволоверы и элементы памяти. Акустоэлектронные усилители и генераторы.	2	8	10
3. Оптоэлектроника и интегральная оптика. Физические основы приборов функциональной оптоэлектроники. Волоконно-оптические линии связи и их параметры. Оптоэлектронные компоненты ВОЛС. Потребность в развитии устройств интегральной оптики и оптической обработки информации . Функциональная акустооптика. Фотоупругий эффект. Акустооптическое взаимодействие. Брэгговская дифракция. Интенсивность и поляризация дифрагированного пучка. Поверхностная акустооптика. Устройства функциональной акустооптики: акустооптические модуляторы и дефлекторы, процессоры, спектр-анализаторы сигналов. Акустооптические корреляторы сигналов, перестраиваемые фильтры. Функциональная магнитооптика. Эффект Фарадея в магнитоупорядоченных оптически прозрачных материалах. Устройства функциональной магнитооптики: модуляторы и дефлекторы, процессоры и фильтры, приборы оптической обработки сигналов. Оптические запоминающие устройства. Голографические запоминающие устройства и устройства обработки информации. Оптические логические элементы и оптические процессоры.	6	10	16
4. Магнитоэлектроника. Магнитоупорядоченные вещества и их магнитные характеристики. Обменное взаимодействие и магнитная анизотропия. Цилиндрические магнитные домены. Доменные границы. Генерация, деление, перемещение и детектирование цилиндрических магнитных доменов. Запоминающие устройства и процессоры сигналов на цилиндрических магнитных доменах и доменных границах. Наномагниты. Предельная плотность записи информации.	6	8	14
5. Молекулярная электроника. Электронные свойства молекулярных материалов и возможности их применения в электронике, как элементов и приборов для записи, хранения и передачи информации. Определение молекулярных материалов: материалы, основные свойства, связь c xимическим строением молекул. Межмолекулярое взаимодействие. Основные свойства молекулярных материалов: локализация электронов на молекуле, однозначное расположение атомов в молекуле Молекулярные системы с различной размерностью: квантовые точки, молекулярные двумерные системы. Проводимость полимеров. Молекулярные светоизлучающие приборы и фотоприемники.Углеродные нанотрубки и фуллерены. Молекулярный транзистор. Бистабильные логические элементы, многозначная логика.	3	8	11

Изучение дисциплины опирается на знания в области математики, химии, физики (включая атомную физику, квантовую механику), физических основ электроники, физики конденсированного состояния, материалов электронной техники, основ технологии электронной компонентной базы.

Основной учебник
1. Молекулярная электроника и углеродные наноструктуры / И. Б. Захарова, Т. Л. Макарова — СПб. Изд-во Политехн. ун-та, 2008

Дополнительная литература
1. Физические основы функциональной электроники / Кравченко А.Ф. — Новосибирск Изд-во Новосиб. ун-та, 2000
2. Оптоэлектроника / Э. Розеншер, Б. Винтер — М. Техносфера, 2004
3. Основы наноэлектроники /В.П.Драгунов,И.Г.Неизвестный,В.А.Гридчин-М. Логос, 2006

Координатор: Доцент И.Б. Захарова

Краткое содержание дисциплины

Некоторые фотоэлектрические явления в объемных полупроводниках. Оптические и фотоэлектрические явления при больших интенсивностях излучения. Оптические явления в структурах с пониженной размерностью. Приборные применения наноструктур. Перспективные оптоэлектронные приборы.

Цель

Дисциплина призвана ознакомить студентов с различными оптическими явлениями, наблюдающимися в твердотельных структурах с пониженной размерностью, включая полупроводниковые структуры с квантовыми ямами, квантовыми нитями и квантовыми точками, с физическими принципами действия современных оптоэлектронных приборов (лазеров и детекторов излучения) на структурах с пониженной размерностью.

Результаты обучения

Студент должен:
- уметь предлагать новые области научных исследований и разработок, новые методологические подходы к решению задач в профессиональной сфере деятельности; разрабатывать физические и математические модели приборов и устройств электроники и наноэлектроники; выбрать оптимальной метод и разработать программу экспериментальных исследований, наиболее подходящую для решения конкретной научно-технической задачи; самостоятельно предсказывать изменение оптических и фотоэлектрических свойств полупроводников и наноструктур при изменении внешних условий и воздействии различных внешних факторов; модифицировать известные и создавать новые оптоэлектронные полупроводниковые приборы; использовать новые физические явления для создания новых материалов, компонентов, приборов и устройств; 
- владеть методами проектирования электронной компонентной базы и технологических процессов электроники и наноэлектроники;
- знать передовой отечественный и зарубежный научного опыт в профессиональной сфере деятельности; тенденции и перспективы развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники; основные оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках и наноструктурах; особенности физических свойств систем с пониженной размерностью и методы их теоретического описания; физические принципы работы и основные технические характеристики различных современных оптоэлектронных полупроводниковых приборов и факторов, ограничивающих предельные параметры приборов и устройств; элементную базу приборов и систем; связи между фундаментальными оптическими свойствами систем с пониженной размерностью и методы их практического использования; проблы, перспективы и тенденции развития в области разработок новых полупроводниковых оптоэлектронных приборов и их практические применения.

Содержание

Темы, разделы	Часы в сем.
	Лек	Сам
1. Введение. Размерное квантование. Краткая характеристика целей и задач курса, его место в учебном процессе и связи с другими курсами, перечень основных разделов курса, их взаимосвязи и важности с точки зрения понимания физики и технологии низкоразмерных систем, а также возможностей их использования для создания приборов и устройств наноэлектроники. Место и роль оптических и фотоэлектрических явлений в физике полупроводников и полупроводниковых приборов. Современные тенденции в создании полупроводниковых приборов - использование структур с пониженной размерностью. Спектр энергии и волновые функции электрона в квантовых ямах, квантовых точках и квантовых нитях.	3	2
2. Общие особенности поглощения света в квантовых ямах. Типы оптических переходов. Выражение для оператора энергии взаимодействия электрона с электромагнитной волной. Скорость оптических переходов электронов в первом порядке теории возмущений. Учет заполнения состояний. Индуцированные переходы с поглощением и испусканием фотона. Выражение для коэффициента поглощения света. Особенности введения нормировочного объема, связанные с понижением размерности. Понятие о методе эффективной массы. Вид полной волновой функции электрона в полупроводнике. Вывод выражения для матричного элемента оператора импульса (оптического матричного элемента) в рамках метода эффективной массы. Вид оптического матричного элемента для различных типов оптических переходов (межзонные, внутриподзонные, межподзонные переходы).	6	4
3. Межзонное поглощение света в квантовых ямах. Правила отбора по начальным и конечным состояниям для квантовых ям с бесконечно высокими стенками, для ям конечной глубины, для симметричных и несимметричных ям. Спектральная зависимость коэффициента поглощения. Приведенная плотность состояний. Экситоны в квантовых ямах. Энергия связи экситона в квантовой яме. Случай ям с бесконечно высокими стенками и ям конечной глубины. Зависимость энергии связи экситона от ширины ямы. Особенности, связанные с наличием легких и тяжелых дырок. Проявление экситонов в спектрах поглощения. Влияние электрического поля на межзонное поглощение света. Продольное и поперечное поле. Размерный эффект Штарка. Расчет штарковского сдвига уровня. Сдвиг пика экситонного поглощения в продольном и поперечном электрическом поле. Поляризационная зависимость межзонного поглощения света. Структура волновых функций зоны проводимости и валентной зоны с учетом вырождения и спин-орбитального взаимодействия. Оптический матричный элемент. Правила отбора по поляризации для оптических переходов легких и тяжелых дырок. Эксперимент: методики фотолюминесценции и возбуждения фотолюминесценции. Правила отбора для излучения круговой поляризации. Оптическая ориентация спина. Эффект Ханле.	6	4
4. Межподзонное поглощение света в квантовых ямах. Матричный элемент для огибающих волновой функции. Правила отбора по состояниями и поляризации излучения для квантовых ям различного типа. Спектр межподзонного поглощения. Уширение спектра. Способы изучения межподзонного поглощения, связанные с малой величиной поглощения и правилами отбора по поляризации. Фотоионизация квантовой ямы. Волновые функции состояний сплошного спектра, нормированные на дельта-функцию от энергии. Резонансные и нерезонансные квантовые ямы. Оптический матричный элемент. Спектр поглощения для резонансных и нерезонансных квантовых ям. Поглощение света при межподзонных переходах дырок. Особенности размерного квантования в валентной зоне. Приведенная плотность состояний и оптический матричный элемент для конкретной структуры. Объяснение вида спектра поглощения, идентификация особенностей в спектре.	4	3
5. Поглощение света при внутриподзонных переходах электронов в квантовых ямах. Оптический матричный элемент. Правила отбора, необходимость привлечения центров рассеяния импульса для описания внутриподзонного поглощения. Скорость оптических переходов в рамках второго порядка теории возмущений. Понятие о виртуальных переходах и виртуальных состояниях. Матричные элементы для различных механизмов рассеяния в квантовых ямах. Внутриподзонное поглощение света через виртуальные состояния, находящиеся в различных подзонах. Особенности поглощения излучения с малой энергией кванта при рассеянии на оптических фононах.	3	2
6. Факторы, влияющие на положение пика межподзонного поглощения света. Деполяризационный сдвиг пика межподзонного поглощения. Граничные условия для напряженности электрического поля световой волны. Диэлектрическая проницаемость двухуровневой системы, спектральные зависимости вещественной и мнимой частей диэлектрической проницаемости. Деполяризация среды в области пика поглощения. Величина деполяризационного сдвига пика поглощения. Эффекты деполяризации при фотоионизации квантовой ямы. Влияние непараболичности зонного спектра объемного полупроводника на межподзонное поглощение. Приближение продольной и поперечной эффективных масс, их зависимости от ширины ямы. Температурная зависимость спектра межподзонного поглощения света с учетом непараболичности. Влияние многочастичных эффектов на межподзонное поглощение света в квантовых ямах. Многочастичная волновая функция. Принцип неразличимости тождественных частиц и принцип Паули. Потенциал Хартри. Приближение Хартри-Фока. Обменная энергия. Природа обменного взаимодействия. Зависимость положения пика межподзонного поглощения от поверхностной концентрации электронов - сравнение эксперимента и расчета, учитывающего различные механизмы.	9	5
7. Внутризонное поглощение света в сверхрешетках. Спектр энергии электрона в сверхрешетке. Минизоны. Минизонный спектр в рамках приближения сильной связи. Коэффициент поглощения света при переходах электронов между минизонами. Приведенная плотность состояний. Соотношение сил осциллятора для переходов из разных состояний минизоны. Зависимость силы осциллятора от поперечного волнового вектора для различной ширины барьера. Экспериментальный спектр поглощения. Переходы в резонансные состояния примеси.	4	3
8. Увлечение электронов светом в квантовых ямах. Классическая модель тока увлечения. Феноменологическое описание эффекта увлечения. Возможность существенного увеличения тока увлечения в рамках модели квантовых переходов электронов между подзонами. Эффект увлечения в квантовых ямах при межподзонном поглощении света. Резонансная и нерезо-нансная компоненты тока увлечения. Релаксация тока увлечения, связанная с разным временем релаксации импульса в подзонах. Спектр тока увлечения.	6	4
9. Фотоприемники на квантовых ямах. Поперечный транспорт в сверх-решетках. Домены сильного и слабого поля. Факторы, определяющие чувст-вительность фотоприемника на межподзонных переходах в квантовых ямах.	6	4
10. Понятие об инжекционных лазерах. Полупроводниковые лазеры на квантовых ямах - сравнение с лазерами на объемных слоях.	4	3
11. Каскадный лазер на связанных квантовых ямах. Особенности лазеров на межподзонных переходах. Принцип работы каскадного лазера. Особенности рассеяния на полярных оптических фононах. Характерные времена туннели-рования, а также излучательных и безызлучательных переходов электронов. Конструкция лазера. Особенности длинноволновых каскадных лазеров.	3	2

Изучение дисциплины базируется на результатах освоения следующих дисциплин: "Общая физика", "Математика", "Теоретическая физика", "Физика полупроводников", "Квантовая механика", "Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники".

Основной учебник
1. Оптические и кинетические свойства полупроводниковых наноструктур / [В. Э. Гасумянц [и др.] — , 2010

Дополнительная литература
1. Основы наноэлектроники / В. П. Драгунов, И. Г. Неизвестный, В. А. Гридчин — М. Логос, 2006
2. Физика низкоразмерных систем / А. Я. Шик, Л. Д. Бакуева, С. Ф. Мусихин, С. А. Рыков — СПб. Наука, 2001

Координатор: профессор Д.А. Фирсов

Краткое содержание дисциплины

Основные понятия теория протекания. Переход металл-диэлектрик. Прыжковая проводимость. Сильно легированные полупроводники. Аморфные тела. Неоднородные среды.

Цель

Основной целью изучения курса является существенное углубление знаний в области физики твердого тела путем формирования знаний физических свойств твердотельных неупорядоченных систем.

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Введение. Типы неупорядоченных твердых тел. Общность методов рассмотрения неупорядоченных систем, включая макроскопически неоднородные среды.	1
2. Основные понятия теории протекания. Основные понятия теории протекания Задача связей и задача узлов. Порог протекания. Задача сфер. Континуальные задачи и уровень протекания. Структура бесконечного кластера. Критические индексы.	2	4	4
3. Переход металл-диэлектрик. Переход Мотта в неупорядоченной системе доноров. Магнитное вымораживание. Модели неупорядоченности Андерсона и Лифшица. Переход Андерсона: локализация сильно рассеивающихся электронов и резонанс локализованных состояний. Критерий Иоффе-Регеля.	3	6	6
4. Прыжковая проводимость. Модель сетки Миллера-Абрахамса. Зависимость прыжковой проводимости от концентрации примеси и магнитного поля. Температурная зависимость прыжковой проводимости. Проводимость с переменной длиной прыжка. Закон Мотта.	3	6	6
5. Сильно легированные полупроводники. Сильно легированные и сильно компенсированные полупроводники как примеры реализации переходов Мотта и Андерсона. Крупномасштабный хаотический потенциал. Плотность электронных состояний в сильно легированном полупроводнике. Сильно компенсированные полупроводники. Электронные капли.	2	4	4
6. Аморфные тела. Ближний порядок. Халькогенидные стекла. Электронная плотность состояний. Притяжение электронов в модели Андерсона. Туннельные состояния и их вклад в теплоемкость. Рассеяние электронов и фононов на двухуровневых системах. Эффект переключения.	2	4	4
7. Нанокомпозиты. Проводящие полимеры и прыжковая проводимость. Наночастицы. Зонная структура нанокомпозитов. Проводимость нанокомпозитов, переход Мотта. «Фрактальный» p-n переход. Электролюминесценция нанокомпозитов. Фотопроводимость и фотовольтаический эффект в нанокомпозитах. Магнитные нанокомпозиты.	2	6	6
8. Неоднородные среды. Слоистые структуры. Расчет проводимости слабо неоднородных сред методом Херринга. Теория протекания для сильно неоднородных сред. Метод эффективной среды. Диэлектрическая проницаемость смесей и поликристаллов. Переход металл-диэлектрик в неоднородной среде.	3	6	6

 

Дисциплина базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин: "Физика полупроводников и наноразмерных структур", "Твердотельная электроника", «Полупроводниковая наноэлектроника», «Физические основы молекулярной электроники», «Квантовая теория твердого тела».

Основной учебник
1. Электроны в неупорядоченных средах / В. Ф. Гантмахер — М. Физматлит, 2005.

Дополнительная литература
1. Электронные свойства неупорядоченных систем / А.Г. Забродский, С.А. Немов, Ю.И. Равич — Санкт-Петербург Наука, 2000.

Координатор: доцент С.Ф. Мусихин

Краткое содержание дисциплины

Физические свойства нитрида галлия и его твердых растворов с нитридами индия и алюминия. Технология бинарных растворов нитридов. Приборы на основе нитридов А3В5.

Цель

Целью курса является ознакомление студентов с особенностями широкозонных материалов, их физическими и химическими свойствами, технологии изготовления и диагностики нового класса полупроводниковых материалов и приборов. Студенты приобретут: представления об основных направлениях развития перспективных областей электроники – оптоэлектроники, радиационно-стойких приборах, силовых приборов и мощных СВЧ-приборов на основе GaN, AlN и SiC.

Результаты обучения

- знания о рождении в настоящее время новой светотехнической промышленности, а именно создании белых светодиодных ламп на основе нитридов галлия, индия и алюминия.

- знания о голубых и ультрафиолетовых лазерах и фотоприемниках

- знания о мощных высокочастотных транзисторах, которые являются основной элементной базой антенн с фазированными решетками (АФАР) для радаров нового поколения.

- знания о силовых полупроводниковых приборах на основе SiC и GaN, кот. заменят в будущем кремний (Si). Они позволяют коммутировать мега-ватные мощности.

- умение применять структуры на основе широкозонных полупроводников в светотехнической промышленности

- владение технологиями для прикладных разработок и для создания новых приборов на основе широкозонных материалов

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Введение. Предмет и задачи курса. Содержание и важность его изучения.	1		1
2. Физические, химические и структурные свойства GaN, AlN и SiC. Основные физические и химические свойства GaN, AlN и SiC. Кристаллографическая структура материалов. Спонтанная поляризация и пьезоэлектрические свойства. Подвижность носителей. Особенности легирования. Основные проблемы выращивания этих материалов. Критерии качества материалов.	2	5	7
3. Технологии получения широкозонных полупроводников MOCVD, HVPE и MBE. MOCVD -технология является основой коммерческого производства широко-зонных материалов. Конструкция реакторов, газы, подложки. Режимы и моды роста. Проблемы рассогласования решеток подложек и выращиваемых слоёв. Термические напряжения в слоях из-за рассогласования коэффициентов теплового расширения. Ростовые напряжения. Дефекты пленок. Способы легирования. HVPE -технология, это технология получения свободных подложек. Конструкция реакторов, газы, подложки. Режимы роста и скорость роста. Получение свободных подложек. Способы отделения подложек от нанесенных слоев. Борьба с трещинами и дислокациями. Рост GaN слоёв на сапфире, карбиде кремния и кремнии. Параметры слоев. MBE -технология – основной метод изучения механизмов роста. Конструкция МВЕ-реакторов, получение пучков атомов, подложки. Режимы и моды роста. Дифракция медленных электронов.	3	6	9
4. Оптоэлектронные приборы на основе InGaN, GaAlN. Структура InGaN голубого диода и технология его изготовления. Комплексный подход к оптимизации структуры. Квантовые ямы, контакты, буферные слои. Экстракция света и отвод тепла. Получение белого света. Эффективность светодиодов. Ультрафиолетовый светодиод на основе GaAlN. Проблемы выращивания, легирования AlN и проблема контактов.	3	6	9
5. СВЧ-приборы на основе GaN/AlN /SiC структур. HEMT-структуры на базе GaN/AlGaN – основа СВЧ-усилителей для активных фазированных решеток радаров нового поко-ления. Принцип работы HEMT-транзистора. 2d-электронный газ на границе GaN/AlGaN. Спонтанная поляризация и встроенное поле. Технология изготовления HEMT-структуры. Требования к подложке SiC или GaN. Электронная литография. Требования к материалам контактов. Характеристики СВЧ-транзистора и роль ловушек. Полосковые линии и интегральные микроволновые схемы (MMIC).	3	6	9
6. Силовые приборы на основе широкозонных материалов. GaN/SiC. Принцип работы диодов Шоттки на основе GaN/SiC. Конструкция и технология изготовления диодов. Охранные кольца. Вольт-амперные характеристики диодов Шоттки. Расчет падения напряжения при прямом смещении диода и максимальное обратное напряжение, связь с параметрами материала. Тепло-отвод от структуры и требования к подложкам. Применение мощных диодов.	2	4	6
7. Радиационная стойкость широкозонных материалов. Понятие и критерии радиационной стойкости. Пороги рождения дефектов в широко-зонных материалах под воздействием гамма облучения, облучения быстрыми электронами, нейтронами и протонами. Методы улучшения радиационной стойкости. Новые радиационно-стойкие материалы. Атомные батареи для дальних космических экспедиций.	3	6	9
8. Перспективы развития систем на базе приборов на ос-нове широкозонных полупроводников. Радары с Активной Фазированной Антенной Решеткой (АФАР). Системы общего освещения на основе белых светодиодов. Мегаваттные коммутаторы электрической мощности. Перспективы возможных путей дальнейшего развития приборов на основе широкозонных полупроводников.	2	4	6

 

Дисциплина базируется на знаниях, полученных ранее в курсах «Квантовой механика», «Физика твердого тела», «Микроэлектроника».

Основной учебник
1. Электроника / А. А. Щука — СПб. БХВ-Петербург, 2008.

Дополнительная литература
1. Широкозонные полупроводники / Ю.Г. Шретер [и др.] — СПб. Наука, 2001.

Координатор: профессор Ю.Г. Шретер

Краткое содержание дисциплины

Диагностика полупроводниковых материалов и структур. Новых типы полевых и биполярных транзисторов. Оптоэлектронные приборы с использованием квантовых-размерных эффектов. Физика приборов наноэлектроники на основе структур с пониженной размерностью. Одноэлектронные явления и их использование в приборах наноэлектроники. Спинтроника. Перспективы развития приборов опто- и наноэлектроники.

Цель

Целью изучения дисциплины является подготовка высококвалифицированных специалистов в новой и быстро развивающейся области твердотельной электроники –наноэлектронике, способных к активной творческой работе как в научно-исследовательских лабораториях, так и в условиях промышленного производства.

Результаты обучения

- изучение дисциплины дает представления об основных направлениях развития одной из самых преспективных областей электроники – наноэлектроники.

- знакомство с особенностями физики явлений, лежащих в основе принципов действия нового класса полупроводниковых приборов, характерные размеры которых заставляют учитывать или использовать квантовые эффекты

- знания современных методов диагностики полупроводниковых материалов и наноструктур с субмикронным пространственным разрешением и с высоким энергетическим разрешением.

- знание возможных способов использования полупроводниковых гетероструктур, структур с двумерным электронным газом, квантовых нитей и точек для разработки и изготовления принципиально новых полупроводниковых приборов и устройств.

- умение самостоятельно использовать полученные знания в прикладных разработках для создания новых приборов с необходимыми для практики характеристиками

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Введение. Предмет и задачи дисциплины. Содержание и особенности методики ее изучения.	1
2. Диагностика полупроводниковых материалов и структур. Стандартные методы диагностики. Специальные способы диагностики. Семейство сканирующих зондовых микроскопов. Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ): физические основы действия, локальная туннельная спектроскопия, режимы его работы (режим постоянного тока, режим постоянной высоты), конструкции сканера, способы изготовления иглы СТМ, электромагнитная и пьезоэлектрическая инерциальная системы грубого подвода образца к игле, применение СТМ для диагностики полупроводниковых материалов, нано-структур и в нанотехнологии. Атомарно-силовой микроскоп (АСМ): физические основы действия, способы регистрации отклонения зонда, особенности работы АСМ в режимах отталкивания, притяжения, «постукива-ния», режимы постоянной силы и постоянной высоты. Разновиности АСМ. Сканирующий микроскоп сил Кельвина. Оптический сканирующий микроскоп ближнего поля. Сканирующий трансмиссионный электронный микроскоп. Спектроскопия энергетических потерь электронов с пространственным разрешением.	3	3	6
3. Новые типы полевых и биполярных транзисторов. Полевой МДП транзистор. Расчет крутизны полевого транзистора. Полевой транзистор с высокой подвижностью носителей: схема построения, преимущества такого транзистора. Роль спейсерного слоя в структуре такого транзистора. Расчет крутизны полевого транзистора с высокой подвижностью носителей с учетом эффекта насыщения дрейфовой скорости и неоднородности тянущего электрического поля в канале. Крутизна полевых транзисторов с длинным и коротким каналами. Псевдоморфный полевой гетероструктурный транзистор. Биполярные транзисторы на основе гетеропереходов. Преимущества транзисторов с широкозонными эмиттером и коллектором. Полевые транзисторы на горячих электронах. Транзистор на горячих электронах с резонансным туннелированием.	3	4	8
4. Физика приборов наноэлектроники на основе структур с пониженной размерностью. Квантование баллистической проводимости квантовых нитей. Приборы с использованием полупроводниковых сверхрешеток. Резонанснотуннельный диод. Транзисторная структура на квантовой точке с резонансным туннелированием. Транзисторы на основе квантовой интерференции. Явление преломления движения электронов в двумерном электронном газе. Приборы на основе баллистического транспорта.	3	6	9
5. Одноэлектронные явления и их использование в приборах наноэлектроники. Явление кулоновской блокады в структурах с одиночным туннельным переходом. Кулоновская блокада в структуре с двойным туннельным переходом. Одноэлектронный транзистор. Варианты технологии изготовления одноэлектронного транзистора. Преимущества одноэлектронного транзистора. Стандарт силы тока на основе одноэлектронного транзистора. Ячейка памяти на основе одноэлектронных транзисторов. Выпрямитель малых сигналов на основе одноэлектронного транзистора. Квантово-точечные клеточные автоматы и беспроводная электронная логика.	3	2	5
6. Спинтроника. Спинтроника - использование спиновой степени свободы для обработки и передачи информации. Явление гигантского магнето-сопротивления. Спиновый вентиль. Магнитный туннельный переход. Спиновый полевой транзистор. MRAM – новый тип памяти. Магниторезонансный диод. Люминесцентный спин-вентильный транзистор.	3	2	5
7. Перспективы развития приборов нано-электроники. Транзисторы с расширенной функциональностью. Анализ возможных путей развития приборов наноэлектроники.	2	1	3

 

Изучение дисциплины опирается на знания, полученные при изучении курсов «Общая физика», «Математика», «Теоретическая физика», «Физика полупроводников», "Актуальные проблемы современной электроники. Квантоворазмерные системы электроники".

Основной учебник
1. Нанотехнологии / Ч. Пул - мл., Ф. Оуэнс — М. Техносфера, 2007.

Дополнительная литература
1. Основы наноэлектроники / В. П. Драгунов, И. Г. Неизвестный, В. А. Гридчин — М. Логос, 2006.
2. Электронные свойства двумерных систем / Т. Андо, А. Фаулер, Ф. Стерн — Москва Мир, 1985.

Координатор: профессор С.А. Рыков

Краткое содержание дисциплины

Спектр и плотность состояний носителей тока в квантовых ямах. Спектр и плотность состояний носителей тока в плоскослоистых сверхрешетках. Фононный спектр в сверхрешетке. Кинетическое уравнение Больцмана. Время релаксации импульса. Кинетические коэффициенты двумерного электронного газа.

Цель

Цель дисциплины – познакомить студентов с основными особенностями явлений переноса в наноструктурах и проиллюстрировать, как эти особенности могут быть использованы в практически значимой области термоэлектрического преобразования энергии.

Результаты обучения

- знание основных физических эффектов, определяющих особенности явлений переноса в наноструктурированных материалах.

- знание новых экспериментальных данных по термоэлектрическим явлениям переноса в наноструктурах

- умение анализировать физические процессы, происходящие в наноструктурированных материалах, грамотно применять теоретические знания для описания этих процессов и интерпретации экспериментальных данных.

- умение разбираться в современной научной литературе, в том числе и на иностранном языке, и представлять результаты своих исследований в виде докладов и рефератов.

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Пр	Сам
1. Спектр и плотность состояний носителей тока в кван-товых ямах. Электрон в прямоугольной квантовой яме. Энергетический спектр, волновые функции. Плотность состояний двумерного, одномерного и нульмерного электронного газа. Зависимость спектра и плотности состояний от размеров ямы и величины потенциального барьера. Сравнение со спектром и плотностью состояний в объемном образце.	2	2
2. Спектр и плотность состояний носителей тока в плоскослоистых сверхрешетках. Спектр энергии электрона в периодическом прямоугольном потенциале. Метод матриц переноса. Плотность состояний. Зависимость спектра и плотности состояний от параметров сверхрешетки. Сравнение со спектром и плотностью состояний в объемном образце и в квантовых ямах.	2	2
3. Фононный спектр в сверхрешетке. Макроскопический и микроскопический подходы к расчету спектра фононов в слоистой сверхрешетке. Сложенные акустические и квантованные оптические моды. Сравнение степени квантования акустических и оптических фононов.	4	2
4. Кинетическое уравнение Больцмана. Время релаксации импульса. Неравновесная функция распределения. Вывод кинетического уравнения Больцмана. Решение кинетического уравнения в приближении времени релаксации. Выражение для времени релаксации. Условия применимости кинетического уравнения Больцмана и времени релаксации.	2	2
5. Акустическое рассеяние. Метод деформационного потенциала. Расчет матричного элемента, вероятности рассеяния и времени релаксации для рассеяния электронов на объемных акустических фононах для двумерного электронного газа в квантовой яме. Сравнение с объемным образцом.	4	4
6. Примесное рассеяние. Матричный элемент, вероятность и время релаксации для рассеяния электронов двумерного электронного газа на близкодействующем примесном потенциале и на заряженных примесных ионах. Модулированное легирование.	2	4
7. Кинетические коэффициенты двумерного электронного газа. Термоэлектрические эффекты как частный случай явлений переноса. История открытия термоэлектрических эффектов (эффектов Зеебека, Пельтье и Томсона). Современные области применения термоэлектрических устройств. Вывод КПД термоэлемента, термоэлектрическая эффективность (критерий Иоффе). Традиционные методы повышения термоэлектрической эффективности в объемных материалах. Влияние размерного квантования на кинетические коэффициенты и термоэлектрическую эффективность.	4	4
8. Термоэлектрическая эффективность слоистых полупроводниковых сверхрешеток. Экспериментальные результаты и интерпретация экспериментов по измерению кинетических коэффициентов и термоэлектрической эффективности в полупроводниковых сверхрешетках. Транспорт вдоль оси сверхрешетки и в плоскости слоев. Влияние электронной составляющей в случаях сильного и слабого квантования. Слоистые сверхрешетки и сверхрешетки с квантовыми точками. Дополнительное фононное рассеяние, снижение решеточной теплопроводности.	6	4
9. Термоэлектрическая эффективность висмутовых нанопроволок. Управление параметрами зонной структуры с помощью эффектов размерного квантования, переход полуметалл-полупроводник. Экспериментальные результаты и теоретическая интерпретация на примере нанопроволок висмута. Термоэлектрические коэффициенты в присутствии носителей тока разного знака. Влияние перехода полуметалл-полупроводник, вызванного размерным квантованием на термоэлектрическую эффективность висмутовых нанопроволок.	3	2
10. Кремниевые нанопроволоки. Термоэлектрическая эффективность объемного кремния. Методы получения кремниевых нанопроволок. Экспериментальные результаты по измерению кинетических коэффициентов в кремниевых нанопроводоках. Классические размерные эффекты в нанопроволоках, дополнительное рассеяние фононов на границах, снижение решеточной теплопроводности.	3	4
11. Объемные наноструктурированные термоэлектрические материалы. Методы получения объемных неупорядоченных наноструктурированных мате-риалов. Основные эффекты, влияющие не термоэлектрическую эффективность в таких материалах: дополнительное рас-сеяние носителей тока и фононов на границах, эффект энергетической фильтрации носителей тока его влияние на коэффициент термоэдс. Основные экспериментальные результаты.	4	6

 

Изучение дисциплины опирается на знания квантовой механики и физики твердого тела, освоенные студентами на предшествующих этапах обучения .

Основной учебник
1 Оптические и кинетические свойства полупроводниковых наноструктур / [В. Э. Гасумянц [и др.] — , 2010.

Дополнительная литература
1. Энергетический спектр наност / — , 2008.
2. Электронные явления переноса в полупроводниках / Б. М. Аскеров — М. Наука, 1985.

Координатор: доцент Д.А. Пшенай-Северин

Краткое содержание дисциплины

На семинаре студенты представляют и делают доклады, тематика которых соответствует направлению их работы над магистерской диссертацией. Материалы докладов: обзоры научной литературы, методики исследований и их физические принципы, результаты научных исследований научных групп и самих студентов. Обсуждение результатов экспериментов. Основные выводы работы, нерешенные задачи. Предварительная формулировка темы магистерской диссертации.

Цель

Целью изучения дисциплины является подготовка высококвалифицированных специалистов, способных на основе полученных знаний к активной творческой работе в области современной микро- и наноэлектроники как в научно-исследовательских учреждениях, так и в условиях промышленного производства.

Результаты обучения

- знание физических основ работы электронных приборов разных типов.

- умение использовать новые физические явления для создания новых материалов, компонентов, приборов и устройств микро- и наноэлектроники

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Пр	Сам
1. Введение. Краткая характеристика целей и задач семинара, его место в учебном процессе и связи с другими дисциплинами, перечень основных разделов докладов на семинарах.	1
2. Обзор литературы. Обзор монографий, учебников, учебных пособий, периодических изданий по теме исследования.	2	5
3. Методика эксперимента. Физические явления, изучаемые теоретически и экспериментально. Методы, используемые при их изучении.	4	5
4. Исследовательские установки, аппаратура. Принципы работы измерительных установок и аппаратуры, использование которых возможно для проведения эксперимента.	4	5
5. Объекты исследования. Получение, изготовление объектов исследования, зависимость их свойств, параметров от технологии изготовления.	6	5
6. Результаты экспериментов. Проведение измерительных экспериментов, обработка и фиксация их результатов. Аппроксимация полученных экспериментальных зависимостей аналитическими функциями. Оценка погрешностей измерений.	7	6
7. Обсуждение результатов экспериментов. Сопоставление результатов экспериментов с существующими теориями и сравнение их результатами исследований других авторов. Создание моделей, гипотез, объясняющих полученные результаты.	6	6
8. Основные выводы работы, нерешенные задачи. Формулировка основных выводов работы, необходимых дальнейших экспериментов и теоретических моделей, гипотез.	4	3
9. Предварительная формулировка темы магистерской диссертации. Возможная формулировка темы магистерской диссертации.	2	1

 

Изучение дисциплины опирается на знания, полученные при изучении курсов "Общая физика", "Математика", "Теоретическая физика", "Физика полупроводников".

Основной учебник
1.Физика и техника полупроводников. И др. / Периодические научные издания — Российские и зарубежные, 2011.
2. Тема исследования / Научные монографии, учебники, учебные пособия — Россия, 2011.

Дополнительная литература
1. Подготовка научных докладов и статей к публикации в России и за рубежом / — СПб. Изд-во СПбГТУ, 1997.

Координатор: профессор В.И. Ильин

Краткое содержание дисциплины

Взаимодействие излучения с веществом. Оптические резонаторы. Режимы работы лазеров. Лазеры на твердом теле. Газовые лазеры. Жидкостные лазеры. Управление параметрами лазерного излучения. Светодиоды и полупроводниковые лазеры. Инжекционные лазеры на гомопереходах. Гетеролазеры. Лазеры с распределенной обратной связью. Гетеролазеры с квантово-размерными слоями.

Цель

Подготовка высококвалифицированных специалистов, способных на основе полученных знаний к активной творческой работе в области современной квантовой и оптоэлектроники, как в научно-исследовательских учреждениях, так и в условиях промышленного производства.

Результаты обучения

- знание истории развития оптической и квантовой электроники, ее места среди других направлений электроники, знание роли советских и российских ученых в развитии квантовой и оптической электроники.

- знание физических основ работы основных приборов и систем квантовой и оптической электроники.

- знание устройства, характеристик и основ технологии изготовления приборов квантовой и оптической электроники.

- знание области применения приборов квантовой и оптической электроники.

- знание перспектив развития квантовой и оптической электроники, ее места среди других видов электроники, ее конкурентоспособности.

- умение конструировать приборы квантовой и оптической электроники нового типа, оценивать их основные параметры, предсказывать области использования.

- умение использовать новые физические явления для создания новых материалов, компонентов, приборов и устройств квантовой и оптической электроники.

- умение применять приборы квантовой и оптической электроники в различных областях науки, техники, жизнедеятельности человека.

- опыт выполнения оценок основных характеристик приборов и систем квантовой и оптической электроники.

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Пр	Сам
1. Введение в дисциплину. История возникновения квантовой и оптоэлектрони-ки. Рекомендуемые математические обозначения. Общие правила обозначения физических величин. Применение лазерных систем и технологий на их базе в различных областях науки и техники: в медицине, в экологии, в машинострое-нии, в физике, в химии и в др.областях. Современные требования к источникам света. Перспективные направления развития квантовой и оптоэлектроники.	1	-
2. Газовые, твердотельные и жидкостные лазеры.
2.1. Введение в раздел. Индуцированное и спонтанное излучение. Поглощение света. Общие принципы работы газовых, твердотельных и жидкостных лазеров. Основные свойства лазерного излучения.	2	2
2.2. Взаимодействие излучения с веществом. Механизмы уширения линии излучения. Однородное уширение. Неоднородное уширение. Сечение поглощения. Эффект насыщения.	4	2
2.3. Оптические резонаторы. Пассивные оптические резонаторы. Открытые резонаторы. Число Френеля. Моды резонатора. Время жизни моды пассивного резонатора. Плоскопараллельный резонатор. Резонаторы со сферическими зеркалами. Неустойчивые резонаторы.	4	3
2.4. Режимы работы лазеров. Непрерывный и нестационарный режимы работы лазеров. Скоростные уравнения. Трехуровневый лазер. Четырехуровневый лазер. Непрерывный и импульсный режим. Модуляция добротности. Синхронизация мод.	1	2
2.5. Лазеры на твердом теле. Уровни энергии хрома в корунде. Рубиновый лазер. Уровни энергии иона неодима.	3	3
2.6. Газовые лазеры. Процессы возбуждения и релаксации в газах. Газовые лазеры на нейтральных атомах. Ионные лазеры. Молекулярные лазеры.	1	1
2.7. Жидкостные лазеры. Жидкостные лазеры на органических красителях. Схема уравнений. Ламповая и лазерная накачка. Лазеры на центрах окраски. Лазер на александрите. Лазер на титане.	1	1
2.8. Управление параметрами лазерного излучения. Селекция продольных и поперечных мод. Стабилизация частоты излучения, выходной мощности, диаграммы направленности излучения.	3	4
3. Светодиоды и полупроводниковые лазеры.
3.1. Введение в раздел. Место и роль полупроводниковых источников света в различных областях науки и техники. Роль российских ученых в развитии полупроводниковой квантовой электроники. Развитие квантовой электроники как пример возникновения, быстрого развития и реализации научных идей и новой техники.	1	-
3.2. Светодиоды. Основные характеристики полупроводниковых светодиодов. Основные виды излучательной и безызлучательной рекомбинации в GaP. Рекомбинация экситонов, связанных на изоэлектронных ловушках и комплексах, как основной механизм излучательной рекомбинации красных и зеленых светодиодов из GaP. Кинетика рекомбинации. Деградация светодиодов. Конструкция и характеристики светодиодов из GaP. Светодиоды на основе твердых растворов соединений А3В5. Эффекты переизлучения. Конструкция, характеристики и применение.	6	8
3.3. Инжекционные лазеры на гомопереходах. Спонтанное и индуцированное излучение. Связь между ними. Усиление света при инжекции. Спектральная зависимость интенсивности в допороговом режиме. Условия генерации. Спектральная и температурная зависимости стимулированного и спонтанного излучения для параболических зон по теории Лейшера и Стерна. Пороговый ток и его температурная зависимость. Экспериментальные данные для квантового генератора на основе GaAs. Пороговый ток, потери, коэффициент усиления, их зависимость от температуры. Волноводная структура полупроводникового квантового генератора, причины ее формирования. Моды волновода. Глубина проникновения поля в пассивные области генератора и дифракционные потери. Картина дальнего поля. Расходимость излучения. Полосковый лазер. Спектраль-ное распределение излучения. Ширина линии. Динамика лазерного излучения.	9	10
3.4. Гетеролазеры. Преимущество гетеролазеров по сравнению с гомолазерами. Односторонняя инжекция, суперинжекция, электронное и оптическое ограничение. Зависимость порогового тока для одиночных и двойных гетероструктур от толщины активной области. Температурная зависимость порогового тока, угловое распределение излучения. Полосковые гетеролазеры.	6	6
3.5. Лазеры с распределенной обратной связью. Моды тонкопленочного волновода. Постоянная распространения, ее зависимость от частоты света, толщины волновода, других параметров волноводной структуры. Распространение волн в тонкопленочном волноводе с решеткой. Метод связанных волн. Эффективность связи. Гофрированный фильтр. Теория лазера с распределенной обратной связью (РОС). Дифракционный ввод излучения в пленку. Методы создания дифракционных решеток на поверхности полупроводников. Лазер с РОС и оптической накачкой. Инжекционный лазер с РОС. Лазер с распределенными брэгговскими зеркалами и дифракционным выводом излучения.	6	6
3.6. Гетеролазеры с квантово-размерными слоями. Энергетический спектр электронов в квантово-размерных слоях (КРС). Усиление и поглощение света в КРС. Характеристики лазеров с КРС, преимущество лазеров с квантовыми ямами. Способы получения КРС.	6	6

Изучение дисциплины опирается на знания, полученные при изучении курсов "Общая физика", "Математика", "Теоретическая физика", "Физика полупроводников", "Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники".

Основной учебник
1. Оптическая и квантовая электроника / В. Е. Привалов, А. Э. Фотиади — СПб. Изд-во Политехн. ун-та, 2007.

Дополнительная литература
1. Оптическая и квантовая электроника / В. Е. Привалов, А. Э. Фотиади — СПб. Изд-во Политехн. ун-та, 2007.

Координатор: профессор Л.Е. Воробьев

Краткое содержание дисциплины

Особенности веществ в наноразмерном состоянии. Моно- и поли- сахариды. Технология синтеза металлоорганических нанокомпозитов. Исследование структуры металлоорганических нанокомпозитов. Применение МОНК в медицине и биологии. Методики и экспериментальные исследования МОНК.

Цель

Цель изучения данного курса– сформировать специалистов, умеющих обоснованно и результативно применять полученные знания при решении задач профессиональной области; умеющих грамотно разбираться в новейших достижениях науки и техники в области создания и свойств металлоорганических нанокомпозитов. Основное внимание уделяется физическим основам функционирования и проектирования оптико-электронных приборов на основе полисахарида арабиногалактана и обоснованию необходимости его применения.

Результаты обучения

- знание структуры, основных методов синтеза, свойств нанокомпозитов.

- умение применять изученные методы синтеза для решения типичных задач профессиональной области с доведением решения до практически приемлемого результата.

- умение ориентироваться в новой информации профессиональной области, работать со справочниками, подбирать, интерпретировать и оценивать необходимую информацию.

- умение представить информацию специалистам и неспециалистам, составлять отчёты.

- учебные умения, позволяющие с высокой степенью самостоятельности осваивать новые методы синтеза, используемые в профессиональной области.

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Пр	Сам
1. Разделы дисциплины Особенности веществ в наноразмерном состоянии. Изменение фундаментальных свойств веществ при переходе в НР состояние: параметров решетки, реакционной способности, магнитных и оптических, медико-биологических свойств. Нанокомпозиты, роль стабилизирующих компонент, металлоорганические нанокомпозиты (МОНК).	6	6
2. Моно- и поли- сахариды. Основные положения органической химии, восстановление солей металлов сахаридами, важнейшие свойства арабиногалактана (АГ): химические, биологические, структура молекулы, распространение в природе. Растворимость в воде, трансмембранная проницаемость, АГ — иммуномодулятор и эффективный носитель фармацевтических препаратов.	6	6
3. Технология синтеза металлоорганических нанокомпозитов. Методы создания нанокомпозитов: измельчение, фотохимический, кристаллизация при восстановлении, совместное ионноплазменное нанесение стабилизирующей и активной фазы. Влияние температуры процесса, концентрации реагентов, реакции среды на размеры и форму наноядер. Технология синтеза МОНК на основе арабиногалактана: благородные металлы, окислы, мультиметаллические нанокомпозиты. Конструкция реактора.	12	12
4. Исследование структуры металлоорганических нанокомпозитов. Контроль хода реакции восстановления и формирования наноядер, электронная микроскопия, контроль кристаллической решетки наноядра методом рентгеновской дифрактографии.	10	10
5. Оптические и магнитные свойства МОНК. Типичные спектры поглощения металлических нанокомпозитов, пик поглощения в ултрафиолетовой или видимой области спектра, плазмонный резонанс. Магнитные характеристики нанокомпозитов металлов.	6	6
6. Применение МОНК в медицине и биологии. Биологически активные металлы, повышение биологической активности металлов в составе нанокомпозитов. Экспериментальные исследования лекарственных препаратов на основе МОНК.	6	6
7. Методики и экспериментальные исследования МОНК. Регистрация спектров поглощения растворов нанокомпозитов, оптические схемы спектрометров, оптических кювет, оптическая активность арабиногалактана и его производных, устройство поляриметра	8	8

 

Изучение дисциплины опирается на знания в области химии, физики, наноэлектроники, освоенные студентами на предшествующих этапах обучения.

Основной учебник
1. Функциональные наноматериалы / А. А. Елисеев, А. В. Лукашин — М. ФИЗМАТЛИТ, 2010.
2. Наноматериалы / Д. И. Рыжонков, В. В. Лёвина, Э. Л. Дзидзигури — М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.

Дополнительная литература
1. Прикладная физика. Спектроскопические методы исследования лекарственных веществ / В. Д. Паутов — СПб. Изд-во Политехн. ун-та, 2006.

Координатор: доцент А.Ю. Ушаков

Краткое содержание дисциплины

Типы приборов и структур наноэлектроники. Характеристика материалов. Принципы построения технологий наноэлектроники. Методы контроля структур наноэлектроники. Зондовые методы в технологии наноэлектроники. Литография высокого разрешения. Поверхность и межфазные границы в твердых телах. Технологии изготовления наногетероструктур с квантовыми ямами. Эпитаксиальные технологии изготовления структур с квантовыми точками. Коллоидные квантовые точки. Технологии изготовления структур с квантовыми нитями. Наноструктурированные пористые материалы. Химическая сборка. Спинодальный распад твердых растворов.

Цель

Назначение курса – изложение основных принципов построения технологий наноразмерных систем, ознакомление с материалами современной наноэлектроники и перспективами их использования в приборах.

Результаты обучения

- знание физических принципов работы электронных приборов разных типов.

- знание технологии создания структур с пониженной размерностью, включающей как традиционные методы микроэлектроники, так и специфические технологические процессы, разработанные в последние годы для получения низкоразмерных структур.

- умение сформулировать требования к материалу прибора или поставить исследования по выбору необходимого материала, структуры.

- уметь выполнять физико-химический анализ сложных систем и использовать результаты анализа для выбора инженерного решения конкретной задачи.

- умение использовать новые физические явления для создания новых материалов, компонентов, приборов и устройств микро- и наноэлектроники.

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Введение. Краткая характеристика целей и задач курса, его место в учебном процессе и связи с другими курсами, перечень основных разделов курса, их взаимосвязи и важности с точки зрения понимания физики и технологии низкоразмерных систем, а также возможностей их использования для создания приборов и устройств наноэлектроники. Основные типы структур полупроводниковой наноэлектроники. Эпитаксиальные гетеропереходы. Периодические структуры с квантовыми ямами. Квантовые нити. Квантовые точки. Условия наблюдения квантовых размерных эффектов. Общие требования к подбору материалов и технологиям наноэлектроники. Принципы построения технологий наноэлектроники.	1		2
2. Методы контроля структур наноэлектроники. Обзор методов контроля структур наноэлектроники; дифракционные методы; оптические методы. Методы прямого наблюдения – зондовые методы. Сканирующая туннельная микроскопия. Атомно-силовая микроскопия.	2		4
3. Зондовые методы в технологии наноэлектроники. Возможности направленного манипулирования атомами на поверхности твердого тела. Параллельный перенос атомов: полевая диффузия, скольжение. Перпендикулярный перенос атомов: контактный перенос, полевое испарение, электромиграция. Примеры..	1	2	6
4. Нанолитография. Оптическая, рентгеновская, электронно-лучевая литография. Ионно-лучевая литография. Нанопрофилирование электронным лучом. Взрывная литография. Использование сканирующих зондов для литографии. Нанопечать. Сравнительный анализ методов литографии.	2	1	7
5. Технологии изготовления полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами. Сравнительный анализ методов выращивания тонких пленок и эпитаксиальных структур. Жидкофазная эпитаксия. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Газофазная эпитаксия с металлорганическими соединениями. Поверхность твердого тела. Атомная структура поверхности. Релаксация и реконструкция поверхности. Типы поверхностей и способы их описания. Сингулярные и вицинальные поверхности. Фасетирование поверхности. Структуры на фасетированных поверхностях. Элементарные процессы на поверхности роста. Послойный, островковый и промежуточный механизмы роста. Условия осуществления послойного роста. Требования к материалам – компонентам гетероструктур. Особенности эпитаксиального роста элементарных полупроводников и полупроводниковых соединений (А3В5, А2В6, твердых растворов на их основе)..	3	3	12
6. Технология изготовления квантовых точек и квантовых нитей. Изготовление квантовых точек и квантовых нитей методами микроэлектроники. Коллоидные квантовые точки. Строение. Методы получения. Нанороды. Нанокристаллиты в неорганических материалах. Нанокристаллиты полупроводников А3В5 и А2В6 в стеклянных матрицах. Нанокристаллиты полупроводников в пористых материалах. Квантовые точки Si в слоях SiO2. .	2	3	8
7. Эпитаксиальные технологии изготовления квантовых точек и квантовых нитей. Рассогласованные по параметру решетки гетероэпитаксиальные системы. Механизмы релаксации упругих напряжений. Дислокации несоответствия и образование упруго напряженных трехмерных островков. Критическая толщина перехода от двумерного к трехмерному росту. Условия образования бездислокационных островков. Оствальдовское созревание. Модели процесса формирования когерентных трехмерных островков. Термодинамическое описание. Размер и форма (hut и dome кластеры) островков. Диффузионное и упругое взаимодействие между островками. Термодинамический и кинетический режимы роста квантовых точек. Формирование островков в режиме остановки роста. Влияние времени экспозиции. Трехмерные массивы квантовых точек. Вертикальная корреляция островков. Примеры. Квантовые точки в системах Ge-Si, GaAs-InAs. Нитевидные нанокристаллы (вискеры). Рост на активированных поверхностях. Кристаллизация по механизму пар-жидкость-кристалл. Модели роста нитевидных нанокристаллов и характеристики процесса роста. Адсорбционно стимулированный и диффузионный рост. Регулярные массивы вискеров. Примеры. Диффузионный рост GaAs-вискеров.	3	3	12
8. Наноструктурированные пористые материалы. Пористый кремний. Анодное электрохимическое растворение монокристаллического кремния. Пористый оксид алюминия. Формирование регулярных периодических структур пор при электрохимическом анодном окислении алюминия. Нанопористые материалы на основе соединений типа А3В5.	2	2	9
9. Нанотехнология молекулярного наслаивания (атомно-слоевая эпитаксия). Принципы технологии молекулярного наслаивания. Цикличность процесса. Примеры и применения.	1	3	8
10. Спинодальный распад твердых растворов в эпитаксиальных гетероструктурах. Термодинамическая устойчивость твердых растворов. Спинодальный распад твердых растворов. Особенности спинодального распада в эпитаксиальных гетероструктурах, влияние упругих напряжений. Спинодальный распад в эпитаксиальных структурах на основе тройных и четверных твердых растворов соединений группы А3В5.	1	1	4

 

Изучаемая дисциплина опирается на цикл естественно-научных дисциплин, а также курс «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» .

Основной учебник
1. Наноэлектроника. учеб. пособие по спец. "Микро- и наноэлектронные технологии и системы" и "Квантовые информационные системы". / В. Е. Борисенко, А. И. Воробьева, Е. А. Уткина — М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009.

Дополнительная литература
1. Драгунов В.П., Неизвесный И.Г., Гридчин В.А. Основы наноэлектроники.-Новосибирск: изд. НГТУ, 2000.
2. Дубровский В.Г. Теор. основы технологии п/п наноструктур, уч. пособие, С-Пб, 2006.

Координатор: доцент В.А. Зыков

Краткое содержание дисциплины

Электронные цепи и сигналы. Методы расчета сложных цепей. Резонансные явления и переходные процессы в электронных цепях; импульсные и цифровые электронные цепи. Элементы общей теории усилителей и генераторов электрических сигналов. Особенности работы различных типов генераторов и усилителей; преобразовательные электронные це-пи и устройства. Схемотехника аналоговых и цифровых микросхем. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Функциональные узлы на основе логических МС.

Цель

Цель дисциплины - сформировать специалистов, умеющих обоснованно и результативно применять существующие и осваивать новые методы проектирования электронных схем при решении задач профессиональной области; умеющих грамотно пояснить существо используемых методов и моделей и обосновать необходимость их применения; ознакомить студентов с современными микроэлектронными устройствами.

Результаты обучения

- знание основных понятий, методов и приёмов проектирования электронных схем.

- умение применять методы проектирования электронных схем для решения задач профессиональной области с доведением решения до практически результата.

- умение ориентироваться в конструктивных элементах, функциональных особенностях электронных схем, работать с таблицами, справочниками, подбирать, интерпретировать и оценивать необходимую информацию.

- умение представить информацию проф. области специалистам и неспециалистам.

- учебные умения, позволяющие с высокой степенью самостоятельности осваивать новые радиотехнические методы и модели, используемые в профессиональной области.

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Лек	Пр	Сам
1. Общие сведения об электронных цепях и сигналах. Активные и пассивные элементы п/п микросхем. Физическая структура, топология и электрические параметры элементов. Классификация и номенклатура цифровых и аналоговых ИС. Основные параметры и характеристики ИС. Примеры построения различных устройств на основе цифровых и аналоговых микросхем.	2	2	10
2. Активные линейные и нелинейные цепи и устройства; методы расчета сложных цепей. Характеристики и параметры в режиме малых сигналов; схемы ОБ, ОЭ, ОК. Транзистор как источник стабильного тока, составной транзистор, дифференциальные усилители, особенности схем на полевых транзисторах.	2	3	8
3. Резонансные явления и переходные процессы в электронных цепях; импульсные и цифровые электронные цепи. Кодирование числовой информа-ции, системы счисления. Основные логические операции - конъюнкция, дизъ-юнкция, инверсия, “исключающее ИЛИ”. Постулаты и теоремы, формы пред-ставления логических функций. Логические функции булевой алгебры, упроще-ние булевых функций методами карт Вейча и Карно. Аппаратная реализация логических операций, основные логические схемы. Базовые логические элемен-ты на транзисторах, динамика переходных процесссов. Схемотехническое про-ектирование функциональных узлов комбинационного типа, основные типы функциональных узлов. Преобразователи кодов, мультиплексор и демульти-плексор, компараторы, сумматоры, умножители, цифровые преобразователи	2	2	8
4. Элементы общей теории усилителей и генераторов электрических сигналов. Разновидности и методы проектир-ния. Схемы триггеров, двоичные счетчики, счетчик с предустановкой, регистры сдвига, получение псевдослучайных последовательностей, устранение дребезга контактов, одновибраторы, генераторы, интегральный таймер и схемы на его основе.	2	2	10
5. Особенности работы различных типов генераторов и усилителей; преобразовательные электронные цепи и устройства. Элементная база оперативных, постоянных и репрограммируемых запоминающих устройств (ОЗУ, ПЗУ и РПЗУ). Триггерные схемы, схемы динамического типа.	2	2	8
6. Схемотехника аналоговых и цифровых микросхем; микропроцессорные устройства. Основные положения архитектуры фон-Неймана и Гарвардской, операционные схемы процессоров, структура арифметико-логического устрой-ства, регистры, схемы управления, микрокомандное управление, порты, архи-тектура памяти, шины процессора, разрядность процессоров, быстродействие.	2	2	8
7. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Операционные усилители. Свойства ОУ, принцип отрицательной обратной связи, неинверти-рующий и инвертирующий усилители, схемы операционных усилителей, коррекция частотной характеристики, параметры ОУ и их измерение.	2	2	12
8. Функциональные узлы на основе логических микросхем. Перспективные направления развития элементной базы схемотехники интегральных схем.	2	2	8

 

Изучение дисциплины опирается на знания в области математики, физики и информации-онных технологий, освоенные студентами на предшествующих этапах обучения.

Основной учебник
1. Электроника и схемотехника. Полупроводниковые приборы: устройство, принцип действия, применение в усилителях / Ю. Н. Новиков, В. С. Усов — СПб. Изд-во Политехн. ун-та, 2010.

Дополнительная литература
1. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств / Г. И. Волович — М. Додэка-XXI, 2007.

Координатор: доцент А.Ю. Ушаков

Краткое содержание дисциплины

Выполняется по индивидуальной программе для каждого обучающегося под руководством персонального руководителя. Обязательными элементами каждой программы являются: анализ проблемы, работа с научной периодической литературой, патентами, методическое и аппаратурное оформление эксперимента, эксперимент - результаты, анализ, расчеты, оформление результатов – отчеты, статьи, доклады на конференциях, экономическое обоснование, работа над практическим использованием результатов. Программа составляется на четыре семестра/

Цель

Цель дисциплины- изучение студентами новейших устройств, приборов и полупроводниковых структур, используемых в научных исследованиях, ознакомление с современными методами исследований и приобретение навыков самостоятельной научной работы.

Результаты обучения

Студент должен:

изучить

- специальную литературу и другую научно-техническую информацию, достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области электронного материаловедения и электронного приборостроения по разрабатываемой теме с целью их дальнейшего использования в своих исследованиях под руководством преподавателя.

- физические и математические модели исследуемых процессов и явлений.

- используемые в работе экспериментальные методики.

- методы анализа и обработки получаемых экспериментальных данных.

выполнить:

- сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации по теме исследований и разработок.

- цикл экспериментальных или теоретических исследований, направленных на решение поставленной задачи.

- обсуждение полученных результатов и анализ их достоверности .

- сравнение результатов проведенных исследований с имеющимися литературными данными.

иметь представление

- об основных перспективах дальнейшего развития современной микро- и наноэлектроники в области разработки и создания полупроводниковых приборов и структур

Содержание

Темы, разделы		Часы в сем.
	Лаб	Сам
1. Определение направления исследования. Составление обзора литературы. Формулировка задач исследования. Формулировка задач исследования Обзор монографий, учебников, учебных пособий, периодических изданий по теме исследования. Выявление актуальных направлений исследования и формулировка задачи.	20	80
2. Характеристика объектов исследования. Физические кристаллофизические и физико-химические свойства материалов. Сравни- тельный анализ приборных структур в связи с задачей исследования.	40	80
3. Методика технологических и физических экспериментов. Методы анализа физико-химических и кристаллофизических свойств объема и поверхности твердых тел. Анализ современных методик изготовление материалов и структур современной микро- опто- и наноэлектроники, выявления зависимостей их свойств, параметров от технологии изготовления. Методики измерения электрических, оптических и магнитных свойств. Компьютерные технологии: программное обеспечение исследований и методы моделирования.	40	100
4. Исследовательские установки, аппаратура. Физические принципы, устройство, характеристики и параметры экспериментального аналитического оборудования. Углубленное изучение средств исследования в выбранной области физики полупроводников, полупроводниковой опто- и микроэлектроники.	42	120
5. Проведение экспериментальных (теоретических) исследований. Результаты экспериментов. Проведение измерительных экспериментов, обработка и фиксация их результатов. Аппроксимация полученных экспериментальных зависимостей аналитическими функциями. Оценка погрешностей измерений.	100	500
6. Обсуждение результатов экспериментов. Сопоставление результатов экспериментов с существующими теориями и сравнение их результатами исследований других авторов. Создание моделей, гипотез, объясняющих полученные результаты.	40	150
7. Основные выводы работы, нерешенные задачи. Формулировка основных выводов работы, необходимых дальнейших экспериментов и теоретических моделей, гипотез.	40	30
8. Предварительная формулировка темы выпускной работы бакалавра. Возможная формулировка выпускной работы бакалавра.	20	10

 

Изучение дисциплины опирается на знания, полученные при изучении общенаучного и профессионального цикла.

Основной учебник
1. Научные монографии, учебники, учебные пособия по теме исследования / Периодические научные издания — Российские и зарубежные издания, 2011.

Дополнительная литература
1. Научные монографии, учебники, учебные пособия по теме исследования / Периодические научные издания — Российские и зарубежные издания, 2002.

Координатор: доцент В.А. Зыков