страница 1
Белорусский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета радиофизики и электроники
________________С. Г. Мулярчик
________________
Регистрационный № УД-______/уч.
ФИЗИКА ТОНКИХ ПЛЕНОК И МАЛЫХ ЧАСТИЦ
Учебная программа для специальности
1-31 04 03 Физическая электроника
2010 г.
Составители:
Н.Н. Никифоренко, доцент кафедры физической электроники и нанотехнологий Белорусского государственного университета, кандидат физико-математических наук, доцент.
Рецензенты:
В.В. Нелаев, профессор кафедры микро- и наноэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доктор физико-математических наук, профессор;
В.Л. Козлов, доцент кафедры квантовой радиофизики и оптоэлектроники Белорусского государственного университета, кандидат технических наук, доцент.
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:
Кафедрой физической электроники и нанотехнологий Белорусского государственного университета
(протокол № 9 от 09 апреля 2010 г.);
Учебно-методической комиссией факультета радиофизики и электроники
(протокол № 8 от 13 апреля 2010 г.).
Ответственный за выпуск: Н.Н. Никифоренко
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная программа дисциплины «Физика тонких пленок и малых частиц» разработана для студентов специальности 1-31 04 03 Физическая электроника, специализации 1-31 04 03 03 Наноэлектроника и нано-технологии в соответствии с требованиями типового учебного плана специальности 1-31 04 03 Физическая электроника.
Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с основными аспектами современных представлений о механизме формирования диспергированных наноразмерных и сплошных тонких пленок, о взаимосвязи параметров и свойств пленок с условиями их формирования. Рассматриваются также наиболее перспективные вакуумно-плазменные технологии нанесения тонкопленочных покрытий различного назначения, включая методы оперативного контроля основных параметров пленок.
Основная задача дисциплины состоит в том, чтобы обеспечить глубокую подготовку студентов в понимании механизмов технологических процессов нанесения тонкопленочных покрытий, а также выработать у студентов навыки практического применения знаний. Важной составляющей курса является лабораторный практикум, который предусматривает практическое изучение электрофизических параметров различных тонких пленок, основ наиболее перспективного и эффективного спектрофотометрического метода контроля параметров пленочных покрытий, а также вакуумно-плазменного технологического процесса.
Для изучения дисциплины «Физика тонких пленок и малых частиц» необходимы знания по физике в объеме курса общей физики (молекулярная физика, электричество и магнетизм, оптика, атомная и ядерная физика). В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
– физические основы современных наукоемких ионно-плазменных технологий нанесения диспергированных наноразмерных и сплошных тонких пленок;
уметь:
– применять полученные знания для совершенствования технологических процессов и разработки новых способов, применять спектрофотометрический метод оперативного контроля основных параметров тонкопленочного покрытия.
Программа дисциплины рассчитана на 76 часов; аудиторное количество часов – 50, из них: лекции – 32 часа, лабораторные занятия – 18 часов.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№ п/п
|
Название темы
|
Лекции
|
Практ. занятия
|
Лаб. занятия
|
Всего
|
1
|
Введение
|
2
|
|
|
2
|
2
|
Теория зародышеобразования и формирования пленки
|
10
|
|
|
10
|
3
|
Свойства тонких пленок
|
8
|
|
4
|
12
|
4
|
Технология тонкопленочных покрытий
|
10
|
|
4
|
14
|
5
|
Основы спектрофотометрического контроля параметров тонких пленок
|
2
|
|
10
|
12
|
|
Итого
|
32
|
|
18
|
50
|
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
1. Введение. Понятие тонкопленочного состояния вещества. Малые частицы, кластеры, основные определения. Применение тонких пленок в электронике, микроэлектронике, оптике, машиностроении, медицине, приборостроении и других областях науки и техники.
2. Теория зародышеобразования и формирования пленки. Падение частиц на подложку, процессы при взаимодействии атомов, молекул и радикалов с поверхностью. Процесс зародышеобразования. Критические зародыши. Роль поверхностной и объемной диффузии. Время жизни критического зародыша. Коалесценция островков, 2D, 3D- механизмы роста. Критическая температура конденсации. Температура изменения механизма конденсации. Температура возникновения преимущественной ориентации. Этапы и четыре стадии формирования пленки. Образование дефектов в процессе роста пленок.
3. Свойства тонких пленок. Адгезия. Износостойкость и коэффициент трения. Напряжения. Упругость, микротвердость и прочность. Электрические свойства пленок, отрицательный ТКС наноразмерных диспергированных пленок, проводимость сплошных пленок. Особые свойства пленок с наноструктурными включениями. Высокочастотные характеристики тонких пленок.
4. Технология тонкопленочных покрытий. Техника и методы получения конденсата. Химическое осаждение из парогазовой фазы. Плазменные технологии тонких пленок, газовый разряд низкого давления, пространственные потенциалы и катодное распыление. Элементарные процессы в газоразрядной плазме. Плазмохимическое осаждение. Ионно-плазменное нанесение покрытий. Ионно-лучевое осаждение.
5. Основы спектрофотометрического контроля параметров тонких пленок. Интерференция света в тонких пленках. Определение параметров пленок спектрофотометрическим методом. Современные спектрофотометрические системы оперативного контроля. Другие способы оперативного контроля процесса формирования пленочных покрытий.
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Основная литература
-
Майселл, Л. Технология тонких пленок. Т. 2. / Под ред. Л. Майселла,
Р. Гленга. Пер. с англ. под. ред. М. И. Елинсона, Г.Г. Смолко. М.: Сов. радио, 1977.
-
Бурмаков, А.П. Физические основы технологии микроэлектроники. Учеб. пособие. / А.П. Бурмаков, П.И. Гайдук, Ф.Ф. Комаров, А.В. Леонтьев. Мн.: БГУ, 2002.
-
Петров, Ю.С. Физика малых частиц. / Ю.С. Петров. М.: Наука, 1986.
-
Данилин, Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. / Б.С. Данилин. М.: Энергоатомиздат, 1989.
-
Крылова, Т.Н. Интерференционные покрытия. Оптические свойства и методы исследования. / Т.Н. Крылова. Л.: Машиностроение, 1973.
Дополнительная литература
-
Достанко, А.П. Плазменные процессы в производстве изделий электронной техники. В 3-х т. / Под ред. А.П. Достанко. Мн.: ФУАинформ, 2000.
-
Комник, Ю.Ф. Физика металлических пленок / Ю.Ф. Комник.
М.: Атомиздат, 1979.
Примерный перечень лабораторных работ
-
Изучение температурной зависимости электросопротивления тонких пленок.
-
Изучение основ спектрофотометрического определения параметров тонких пленок.
-
Изучение оперативного метода спектрофотометрического контроля процессов формирования тонкопленочных покрытий.
-
Изучение плазмохимического процесса выращивания пленок оксинитрида железа в ВЧ-разряде низкого давления.
страница 1
|