Физика наносостояния I (2009585)

Материал из Репозиторий учебно-методических материалов Университета ИТМО
Перейти к: навигация, поиск

Физика наносостояния I (2009585)

Общая информация
Подразделение: Кафедра нанотехнологий и материаловедения (НТМ)

Автор(ы): Голубок А.О., Левичев В.В.


Семестр: 2009 (осень)

Дисциплина: ЕН.В.01 Физика наносостояния
Трудоемкость (Общ/Лек/Лаб/Прак/СРС): 85/34/17/0/34
Форма контроля: зачет
Преподаватели: Левичев В.В.

Содержание

Программа

Цели и задачи дисциплины

1.1. Цель дисциплины Целью дисциплины является ознакомление студентов с теоретическими основами физики наносостояний, с основными принципами квантовомеханических расчетов при решении нанотехнологических задач. Освоение физических основ и понятий наносостояний должно помочь правильно ориентироваться при оценке эффективности использования наноразмерных структур и устройств. Ознакомление студентов с теоретическими предпосылками создания и разработки приборов в различных областях науки и техники, с методами расчета и оценки эффективности работы нанотехнологичных приборов.

1.2. Учебные задачи дисциплины Учебные задачи дисциплины включают в себя освоение знаний, умений и навыков, позволяющих: - получить базовые знания по основным понятиям физики наносостояний; - приобрести умения применения теоретических основ физики наносостояний в современной промышленности; - выработать навыки в работе со справочной литературой и базами данных при изучении инновационных областей науки и техники; - сформировать у студентов достаточные знания для понимания принципов работы приборов нанотехнологий; - ознакомить студентов с физическими принципами работы современных наноприборов.

Место дисциплины среди других дисциплин учебного плана

Для успешного освоения дисциплины студенты должны владеть знаниями по физике (молекулярная физика, термодинамика, электричество, магнетизм, элементы физики твердого тела), химии (периодическая система элементов Менделеева, электронная структура атомов, виды взаимодействия), материаловедению. Полученные знания, умения и навыки должны помочь при освоении дисциплин нанотехнологического цикла. Приобретенные навыки могут быть использованы в дальнейшем при изучении дисциплин, "Сканирующая зондовая микроскопия и нанотехнологии", "Микро - и наноаналитические методы" и других технических дисциплин специализации.

Методы преподавания дисциплины

- лекции; - консультации преподавателей; - проведение лабораторных работ; - задание и проверка домашних заданий; - самостоятельная работа студентов (освоение теоретического материала, подготовка к лабораторным работам, оформление лабораторных работ, выполнение домашних заданий, подготовка к текущему контролю).

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

А. Знание и понимание: - закономерностей, лежащих в основе физики наносостояний (А1); - физической сущности явлений, происходящих в материалах при уменьшении размеров до нанометров (А2); - основных теоретических представлений и практических применений физики наносостояний в приборостроении (А3); - основных технологий, используемых для получения наноструктур (А4); - физической сущности и принципы расчетов приборов нанотехнологий (А5). В. Интеллектуальные навыки: - владеть навыками принятия решений при использовании традиционных и перспективных материалов и приборов (В1); - выработать способность к использованию компьютерных технологий при оценке эффективности наносистем (В2); - обоснованно выбирать приборы на основе нанотехнологий для конкретных применений (В3); - объяснять физическую сущность процессов, используемых при изготовлении приборов с элементами нанотехнологий (В4). С. Практические навыки: - приобрести навыки в проведении экспериментов, обработке и анализе их результатов (С1); - овладеть способами расчета свойств наноматериалов и наноприборов (С2); - определять методы расчета наноструктур для конкретных материалов и условий (С3); - оперативно оценивать эффективность применения нанотехнологий (С4). Д. Переносимые навыки: - уметь находить и отстаивать оптимальные решения при выборе наноматериалов для различных условий применения с учетом требований качества изделий, их стоимости, сроков исполнения, конкурентоспособности и безопасности жизнедеятельности (Д1); - уметь обосновывать необходимость применения нанотехнологий (Д2).

Формы контроля учебных достижений студента по модулю

Основы физики наносостояний

Форма контроля Максимальное количество баллов Критерии
Выполнение домашнего задания 8
Защита лабораторных работ 30
Баллы за личностные качества 5
Промежуточный контроль 10

Применения физики наносостояний

Форма контроля Максимальное количество баллов Критерии
Выполнение домашнего задания 7
Защита лабораторных работ 25
Баллы за личностные качества 5
Промежуточный контроль 10

Структура

Название Лек., ч Пр., ч Лаб., ч Описание
Модуль 9 18 0 9 Основы физики наносостояний
Модуль 10 16 0 8 Применения физики наносостояний

Лабораторный практикум

  • Расчет параметров энергетического барьера (5 часов)
  • Расчет прямоугольной квантовой ямы (4 часа)
  • Расчет квантовой ямы произвольной формы (4 часа).
  • Расчет квантовой точки (4 часа).

Литература

Основная
  1. Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Квантовая механика (нерелятивистская теория). - Издание 6-е, исправленное. - М.: Физматлит, 2004. - 800 с.
  2. Блохинцев Д. И. Основы квантовой механики. 5-ое изд. Наука, 1976. - 664 с.
  3. Боум А. Квантовая механика: основы и приложения. М.: Мир, 1990. - 720 c.
  4. Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. М.: Наука, 1985. -384 с.
  1. Дирак П. Принципы квантовой механики. 2-ое изд. М.: Наука, 1979. - 480 с.
  1. Садбери А. Квантовая механика и физика элементарных частиц. М.: Мир, 1989. - 488 с.
  1. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Феймановские лекции по физике. Пер. с англ., Том. 8. Том 9., М., 1966-1967.



Дополнительная
  1. Ф. А. Березин, М. А. Шубин. Уравнение Шрёдингера.. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983