РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ – НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР НАНОТЕХНОЛОГИЙ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
|
УТВЕРЖДАЮ:
_______________/ А.Е. Жуков /
«__»__________20__г.
Проректор по учебной работе
СПБ АУ НОЦНТ РАН
|
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Технологические маршруты синтеза методом молекулярно-пучковой эпитаксии»
Санкт-Петербург
2012 г.
Аннотация
Программа предназначена для специалистов в области производства полупроводниковых наногетероструктур предприятий, специализирующих на выпуске светоизлучающих полупроводниковых приборов и родственной продукции. Учебная дисциплина является частью профессионального модуля «Производство полупроводниковых наногетероструктур» образовательной программы дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) «Эпитаксиальный рост полупроводниковых структур и разработка сверхъярких светодиодов».
Организация разработчик:
Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования и науки Санкт-Петербургский Академический университет – научно-образовательный центр нанотехнологий Российской академии наук
Разработчики:
Жуков А.Е., д.ф.-м.н., чл.-корр. РАН, зав. лабораторией нанофотоники СПб АУ НОЦНТ РАН,
Зубов Ф.И., н.с. лаборатории нанофотоники СПб АУ НОЦНТ РАН.
Правообладатель программы:
Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования и науки Санкт-Петербургский Академический университет – научно-образовательный центр нанотехнологий Российской академии наук, СПб ул. Хлопина дом 8 корпус 3
© СПб АУ НОЦНТ РАН, 2012
СОДЕРЖАНИЕ
1.
|
Паспорт программы учебной дисциплины
|
5
|
2.
|
Структура и содержание учебной дисциплины
|
7
|
3.
|
Условия реализации программы учебной дисциплины
|
11
|
4.
|
Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины
Приложение 1. Образцы оценочных средств
Приложение 2. Учебно-методические материалы
|
13
|
ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Технологические маршруты синтеза методом молекулярно-пучковой эпитаксии».
Область применения программы
Программа учебной дисциплины «Технологические маршруты синтеза методом молекулярно-пучковой эпитаксии»является частью образовательной программы дополнительного профессионально образования «Эпитаксиальный рост полупроводниковых структур и разработка сверхъярких светодиодов».
Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:
- Выбирать используемые в процессе эпитаксии источники / материалы в зависимости от типа полупроводниковой светоизлучающей структуры.
- Выбирать необходимые виды калибровок (скорость роста, уровень легирования, химический состав) в зависимости от типа полупроводниковой светоизлучающей структуры;
- Владеть языком программирования, используемым для написания программ эпитаксиального роста на установке Riber-49.
- Осуществлять написание и отладку программы эпитаксиального роста.
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:
- Физические характеристики полупроводниковых материалов InGaAlAs.
- Физические принципы метода молекулярно-пучковой эпитаксии;
- Виды калибровок (скорости роста, уровня легирования, химического состава) при молекулярно-пучковой эпитаксии;
- Язык программирования Crystal, используемый для написания программ эпитаксиального роста на установке Riber-49;
- Методы поиска ошибок при отладке программ эпитаксиального роста в среде Crystal.
Результаты учебной дисциплины являются ресурсом для формирования следующих компетенций:
ПК 2: Разрабатывать технологические маршруты создания полупроводниковых светоизлучающих наногетероструктур на эпитаксиальном оборудовании промышленного типа (Riber-49 и др.).
Количество часов на освоение учебной дисциплины:
Максимальная учебная нагрузка обучающегося - 24 часов, в том числе:
- обязательная аудиторная учебная нагрузка обучающегося12 часов.
СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
|
Количество часов
|
Максимальная учебная нагрузка (всего)
|
24
|
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
|
13
|
в том числе:
|
|
лабораторные занятия
|
0
|
практические занятия
|
9
|
контрольные работы
|
0
|
Промежуточная аттестация в форме тестирования
|
Примерный практический план и содержание учебной дисциплины
Наименование разделов тем
|
Содержание учебного материала, практические работы обучающихся
|
Количество часов
|
Тема 1
Выбор используемых эпитаксиальных источников и материалов
|
Содержание учебного материала
|
1.
|
Физические характеристики полупроводниковых материалов InGaAlAs. Физические принципы метода молекулярно-пучковой эпитаксии. Калибровки скорости роста, уровня легирования, химического состава при молекулярно-пучковой эпитаксии.
|
2
|
Практические занятия
|
1.
|
Выбор используемых в процессе эпитаксии источников / материалов в зависимости от типа полупроводниковой светоизлучающей структуры. Выбор необходимых видов калибровок (скорость роста, уровень легирования, химический состав) в зависимости от типа полупроводниковой светоизлучающей структуры.
|
3
|
Самостоятельная работа при изучении темы
|
1.
|
Построение зависимости положения пика излучения квантовой ямы InGaAsот эффективной толщины бинарных компонент. Написание отчета по практическому занятию «Выбор используемых в процессе эпитаксии источников / материалов в зависимости от типа полупроводниковой светоизлучающей структуры. Выбор необходимых видов калибровок (скорость роста, уровень легирования, химический состав) в зависимости от типа полупроводниковой светоизлучающей структуры»
|
3
|
Тема 2
Программы эпитаксиального роста
|
Содержание учебного материала
|
1.
|
Язык программирования Crystal, используемый для написания программ эпитаксиального роста на установке Riber-49.
|
1
|
2.
|
Методы поиска ошибок при отладке программ эпитаксиального роста в среде Crystal.
|
1
|
Практические занятия
|
1.
|
Написание программы эпитаксиального роста спомощью языка программированияCrystal.
|
3
|
2.
|
Отладка программы эпитаксиального роста спомощью языка программированияCrystal.
|
3
|
Самостоятельная работа при изучении темы
|
1.
|
Определение профиля химического состава тройного твердого раствора (на примере AlGaAs) при линейном изменении температуры одного из элементов 3-й группы. Написание отчетов по практическим занятиям: «Написание программы эпитаксиального роста с помощью языка программирования Crystal» и «Отладка программы эпитаксиального роста с помощью языка программирования Crystal»
|
8
|
|
Всего:
|
24
|
УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Требования к материально-техническому обеспечению
Реализация программы учебной дисциплины предполагает наличие учебного кабинета и лаборатории молекулярно-пучковой эпитаксии.
Реализация программы учебной дисциплины не предполагает наличия специализированного учебного кабинета при условии соответствия учебного кабинета санитарным нормам, а его оборудования – изложенным ниже требованиям:
Персональные компьютеры для обучающихся;
Мультимедийный проектор.
Реализация программы учебной дисциплины предполагает наличие специализированной лаборатории молекулярно-пучковой эпитаксии, оборудование которой должно соответствовать изложенным ниже требованиям:
Лабораторная гермозона (комплекс чистых помещений)
Сопряженный с установкой молекулярно-пучковой эпитаксии промышленного типа (Riber 49 или аналоги) компьютер с установленной программой Crystal для написания программ эпитаксиального роста.
Информационное обеспечение обучения
Основные источники:
1. В.Г. Дубровский, Теоретические основы полупроводниковой нанотехнологии, Учебно-методическое пособие. С.-Петербург: Изд. СПбГУ, 2007.
2. А.Е.Жуков, М.В.Максимов, Современные инжекционные лазеры, СПб: Издательство СПбГПУ. 2009.
3. Инструкция по эксплуатации установки МПЭ Riber 49.
4. Инструкция пользователя программы управления МПЭ ростом Crystal.
Интернет-ресурсы:
Интернет-сайт компании Riber: http://www.riber.com
База данных по полупроводниковым материалам: http://www.matprop.ru/
Дополнительные источники
Автоматизация технологического оборудования микроэлектроники. Под ред. Сазонова А.А. М., В.Ш., 1991.
Моряков О.С. Устройство и наладка оборудования полупроводникового производства. М., В.Ш., 1989.
Чистые помещения. Под ред. Хаякавы И. М., Мир, 1990.
Л. Ченг, К. Плуг. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры.- Пер. с англ., под ред. Ж.И. Алферова, Ю.В. Шмарцева- М.: Мир, 1989.
M.A. Herman, H.Sitter. Molecular beam epitaxy. Springer, Berlin, 1989.
КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Образовательное учреждение, реализующее подготовку по учебной дисциплине, обеспечивает организацию и проведение текущего и промежуточного контроля демонстрируемых обучающимися знаний, умений, навыков.
Текущий контроль проводится преподавателем в форме проверки отчетов по практическим занятиям. Объектом контроля являются умения, приобретенные обучающимся в ходе выполнения практического занятия.
Промежуточный контроль по учебной дисциплине проводится в форме тестирования. Образцы оценочных средств приведены в Приложении 1. Объектом контроля являются знания, приобретенные обучающимся в ходе освоения учебной дисциплины. Оценочные средства представляют собой педагогические контрольно-измерительные материалы, предназначенные для определения соответствия (или несоответствия) индивидуальных образовательных достижений основным показателям результатов подготовки.
Результаты
|
Показатели оценки результатов
|
Умения
|
Выбирать используемые в процессе эпитаксии источники / материалы в зависимости от типа полупроводниковой светоизлучающей структуры.
|
Правильное составление послойной карты эпитаксиальной структуры для предложенного типа полупроводниковой светоизлучающей структуры. Правильное определение эпитаксиальных источников, необходимых для синтеза структуры. Правильный выбор температур ждущего режима для выбранных источников.
|
Выбирать необходимые виды калибровок (скорость роста, уровень легирования, химический состав) в зависимости от типа полупроводниковой светоизлучающей структуры
|
Правильное определение количества и типов калибровок для предложенного типа полупроводниковой светоизлучающей структуры.
|
Владеть языком программирования, используемым для написания программ эпитаксиального роста на установке Riber-49.
|
Демонстрация типовых командных строк языка Crystal: ступенчатое изменение температуры источника, линейное изменение температуры источника, циклическое повторение, управление заслонками, управление температурой подложки, управление вращением подложки.
|
Осуществлять написание и отладку программы эпитаксиального роста.
|
Правильное написание программы эпитаксиального роста языком Crystalна основе предложенной послойной карты эпитаксиальной структуры. Отсутствие ошибок в компиляторе программы Crystal
|
Знания
|
Физические характеристики полупроводниковых материалов InGaAlAs.
|
Правильное построение зависимости ширины запрещенной зоны тройных твердых растворов AlGaAsиInGaAs от химического состава. Правильное описание структуры зон всех бинарных компонентов твердых растворов.
|
Физические принципы метода молекулярно-пучковой эпитаксии.
|
Правильное описание принципа эпитаксиального синтеза методом МПЭ. Правильное описание методов изменения химического состава растущего соединения при МПЭ.
|
Виды калибровок (скорости роста, уровня легирования, химического состава) при молекулярно-пучковой эпитаксии.
|
Правильное описание видов калибровок при МПЭ и методов, используемых для данных калибровок. Правильный выбор необходимых видов калибровок для предложенной структуры.
|
Язык программирования Crystal, используемый для написания программ эпитаксиального роста на установке Riber-49.
|
Правильное описание основных команд, используемых в языке Crystal.
|
Методы поиска ошибок при отладке программ эпитаксиального роста в среде Crystal.
|
Правильное описание основных ошибок, обнаруживаемых средствами компиляции Crystal.
|
|
