Наноразмерные дефекты в кристаллах
内容描述: Изучаются основные разделы: структурная кристаллография; точечные дефекты; основные типы дислокаций и их свойства; дисклинации, границы зерен и субзерен; торможение дислокаций и упрочнение кристаллических материалов.
贷款数: 6
Пререквизиты:
- Электронно микроскопический анализ
*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:
| *TypesOfClasses(zh-CN)* | *hours(zh-CN)* |
|---|---|
| *Lectures(zh-CN)* | 15 |
| *PracticalWork(zh-CN)* | 15 |
| *LaboratoryWork(zh-CN)* | 30 |
| *srop(zh-CN)* | 30 |
| *sro(zh-CN)* | 90 |
| *FormOfFinalControl(zh-CN)* | экзамен |
| *FinalAssessment(zh-CN)* | Экзамен |
零件: Вузовский компонент
循环次数: Профилирующие дисциплины
Цель
- Изложение ключевых вопросов теории реальной (дефектной) структуры твердофазных соединений, формирование теоретических представлений о взаимосвязи строения и свойств веществ для последующего использования приобретенных знаний при исследовании возможности разработки материалов с заданным комплексом необходимых для практического использования свойств.
Задача
- дать систематическое описание основ физики конденсированного состояния, включающее общие представления о структуре кристаллических и аморфных веществ; тензорных физических свойств монокристаллов; изложить учение о дефектах реальных кристаллов и их влияние на электронику проводников.
Результат обучения: знание и понимание
- Освоением современных методов исследования дефектов кристаллических структур
Результат обучения: применение знаний и пониманий
- Ознакомление основными элементами кристаллографии и материаловедения; основы линейной и матричной алгебры, дифференциального и интегрального исчислений; основные понятия дефектов структуры и их типов; методы выращивания объемных кристаллов и эпитаксиальных полупроводниковых структур.
Результат обучения: формирование суждений
- Способствует формированию у магистрантов целостного научного мировоззрения и физического мышления, умения применять физические законы, включая законы квантовой физики твердого тела, для анализа влияния дефектов решетки на явления переноса в конденсированных средах вообще и физики полупроводников в частности, конструктивных взглядов на решение научно–технических проблем современной полупроводниковой микро- и наноэлектроники.
Результат обучения: коммуникативные способности
- описывать структурные дефекты в кристаллических и аморфных веществ; применять тензорное исчисление для решения профессиональных задач; самостоятельно обрабатывать и анализировать экспериментальные результаты.
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
- пользоваться основными соотношениями кристаллографии для анализа структуры материалов
*TeachingMethods(zh-CN)*
При проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - интерактивная лекция (использование следующих активных форм обучения: исполнительная (управляемая) дискуссия или беседа; модерация; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь); - построение сценариев развития различных ситуаций на основе заданных условий; - информационно-коммуникационные (например, занятия в компьютерном классе с использованием профессиональных пакетов прикладных программ); - поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в учебном процессе).
*AssessmentKnowledge(zh-CN)*
Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.
| *Period2(zh-CN)* | *TypeOfTask(zh-CN)* | *Total(zh-CN)* |
|---|---|---|
| 1 *Rating(zh-CN)* | Коллоквиум | 0-100 |
| Индивидуальные задания | ||
| Рубежный контроль 1 | ||
| 2 *Rating(zh-CN)* | Коллоквиум | 0-100 |
| Индивидуальные задания | ||
| Рубежный контроль 2 | ||
| *TotalControl(zh-CN)* | экзамен | 0-100 |
*PolicyAssignmentTask(zh-CN)*
| *TypeOfTask(zh-CN)* | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Excellent | *Grade4(zh-CN)* | *Grade3(zh-CN)* | *Grade2(zh-CN)* |
*EvaluationForm(zh-CN)*
Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:
| Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент | Баллы (%-ное содержание) | Оценка по традиционной системе |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Отлично |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Хорошо |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Удовлетворительно |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Неудовлетворительно |
| F | 0 | 0-24 |
Темы лекционных занятий
- 1. Геометрия кристаллов. История развития кристаллографии. Основные понятия терминология. Элементарная ячейка. Плоскости и направление. Элементы симметрии. Кристаллографические сингонии.
- 2. Решетки Бравэ. Пространственные группы. Наиболее распространенные структуры металлов.
- 3. Теория роста кристаллов. Термодинамическая теория Гиббса. Равновесная форма кристаллов. Адсорбционная теория роста и растворение кристаллов.
- 4. Диффузионная теория роста и растворение кристаллов.Молекулярно-кинетическая теория роста и растворение кристаллов. Дислокационная теория роста кристаллов. Теория послойного роста кристаллов. Кинетическая теория роста кристаллов из расплавов.
- 5. Выращивание монокристаллов. Основные принципы технического выращивания монокристаллов. Требования к чистоте кристаллов и методы очистки исходного и материала. Выращивание монокристаллов из расплавов, из растворов, из паров
- 6. Методы исследования структуры кристаллов. Рентгеновский, термографический, металлографический, электронно-микроскопии методы исследования.
- 7. Пластическая деформация кристаллов. Общие положения, терминология. Методы исследования. Критическое сдвиговое напряжение, деформирующее напряжение, ползучесть. Энергия активации. Измерение и объяснение упрочнения.
- 8. Типы дефектов в кристаллах. Классификация дефектов в реальных кристаллах: точечные, дислокации, границы зерен, двойники, дефекты упаковки и поверхности кристаллов, объемные и стехиометрические дефекты. Тория и методы обнаружения дефектов.
- 9. Дислокации. Источники дислокации. Движение, взаимодействие и силы, действующие на дислокации. Положение атомов у ядра дислокации. Реакции дислокаций. Упругая энергия дислокации. Дефекты упаковки и частичные дислокации.
- 10. Двойникование. Описание механического двойникования. Элементы и морфология двойников. Статика и динамика упругого двойникования.
- 11. Экспериментальные исследования механического двойникования и влияние остаточных двойников на электрические свойства кристаллов. Влияние внешних полей на рост двойника. Применение сдвойникованных кристаллов.
- 12. Поверхности раздела в кристаллах. Структура поверхности и свободная поверхностная энергия. Структура и энергия границ зерен. Формы кристаллов и зерен. Границы раздела между разными фазами. Влияние границ зерен на электронику кристаллов.
- 13. Свойства несовершенных кристаллов. Электросопротивление, термо–ЭДС, эффект Холла, диэлектрические свойства, приближение к насыщению ферромагнетиков, механические свойства, теплопроводность, оптические свойства несовершенных кристаллов.
- 14. Аморфные металлы. Методы получения и классификация аморфных металлических сплавов. Дефекты в аморфных металлах и их источники. Анализ дефектов. Влияние аморфности металлов на кинетические эффекты. Стеклообразные полупроводники и их свойства. Пространственная неоднородность тел и стекол.
- 15. Неупорядоченные полупроводники. Не кристаллические полупроводники. Топологические дефекты. Причины упорядочения и разупорядочения. Модели Лифшица и Андерсона. Модель границ неоднородностей. Получение аморфных полупроводников (кремния, селена, хальконидных стекол). Жидкие полупроводники, их свойства. Теория изменения структуры ближнего порядка.
Основная литература
- 1. Кнотько А.В., Пресняков Е.А., Третьяков Ю.Д. Химия твердого тела. - Academa М, 2006. - 301 с. 2. Вест А. Химия твердого тела - т. 1,2 - М., Мир, 1988. - 554 с. 3. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела - М., Высшая школа, 1999. - 491с. 4. Чеботин В.Н. Физическая химия твердого тела - М., Наука, 1982. -319 с. 5. Алесковский В.Б. Химия твердых веществ - М., Высшая школа,1978. - 256 с. 6. Моррисон С. Химическая физика поверхности твердого тела - М., 1980. - 488 с. 7. Хенней Н. Химия твердого тела - М., Мир, 1971. - 223 с. 8. Кнорре Д.Г. и др. Физическая химия - М., Высшая школа, 1990. - 415 с. 9. Жданов Г.С., Хунджда А.Г. Лекции по физике твердого тела - М., МГУ, 1988. - 231с. 10. Крегер Ф.Химия несовершенных кристалолов.- М. Мир. 1969. - 654 с. 11. Жуковский В.М., Петров А.Н. Введение в химию твердого тела. Уч. gособие. - Изд-во УрГУ, Свердловск, 1987. - 112 с. 12. Рао Ч.Н.Р., Гопалакришнан Дж. Новые направления в химии твердого тела. –«Наука», Новосибирск СО, 1990. - 519 с. 13. Петров А.Н., Черепанов В.А. «Кристаллохимия твердого состояния». Уч. пособие - Изд-во УрГУ, Свердловск, 1987. - 94 с.
