Факултет: Физически

Специалност: (код и наименование)

Магистърска програма: (код и наименование)

Микроелектроника и Информационни технологии

УЧЕБНА ПРОГРАМА

Дисциплина:

Aналитични методи за изследване на материали и структури в микроелектрониката

(код и наименование)

Преподавател: доц. д-р Евгения Вълчева

Асистент: гл. ас. д-р К. Кирилов

Учебна заетост	Форма	Хорариум
Аудиторна заетост	Лекции	45
	Семинарни упражнения
	Практически упражнения (хоспетиране)	15
Обща аудиторна заетост		60
Извънаудиторна заетост	Самостоятелна подготовка за две контролни работи	30
	Самостоятелна подготовка за изпит	45

Обща извънаудиторна заетост		75
ОБЩА ЗАЕТОСТ		135
Кредити аудиторна заетост		2
Кредити извънаудиторна заетост		2.5
ОБЩО ЕКСТ		4.5

№	Формиране на оценката по дисциплината	% от оценката
1.	Тест/Контролни работи върху лекционния материал	30
2.	Работата на студента по задачите от упражненията	10
3.	Изпит	60
Анотация на учебната дисциплина:
Програмата се явява естествено продължение на курсовете, изучавани в бакалавърската степен специалност Инженерна Физика: “Физично материалознание”, "Физика на твърдото тяло", “Експериментални методи във физиката на твърдото тяло,”и др. Изследването и изучаването на физичните и физико-химичните свойства на повърхността на твърдото тяло е особено актуално научно и приложно направление поради факта, че на основата на използването на свойствата на повърхността, повърхностните явления и тънките слоеве почива цялото съвременно приборостроене. Това определя и областите, където могат да намерят реализация студентите след завършване на магистърската програма. В курса се изучават най-модерните и най-широко използваните методи за изследване свойствата на твърдотелни повърхности. Обхванати са спектроскопичните методи за анализ на електронната структура и характеризирането на примесите и дефектите в тънки слоеве. Едно второ направление обхваща свойствата на кристалната структура и морфология на повърхността. Дават се практически познания за работа с електронни, йонни и фотонни лъчи в микроанализа. Предварителни изисквания към студентите, слушащи курса са основни познания от курсовете по Електричество и магнетизъм, Оптика, диференциални уравнения, физика на твърдото тяло и физика на полупроводниците. След завършване на курса студентите ще имат теоретична и практическа подготовка за разбиране на взаимодействие на различни лъчения с твърдотелната повърхност, най-модерните аналитични методи за характеризиране и задълбочени познания върху физиката на материали за микро- и оптоелектрониката. Лекциите към курса са придружени с 15 часа практически упражнения , илюстриращи важни моменти от лекционния материал. Оценката на студентите се формира на базата на работата по упражненията, два писмени тест/контролни - (в средата и в края на семестъра) и изпит в края на семестъра.

Предварителни изисквания:

- Електричество и магнетизъм,. Оптика.

- Физика на твърдото тяло и физика на полупроводниците

Очаквани резултати:

Студентите, завършили успешно курса по Aналитични методи за изследване на материали и структури в микроелектрониката:

- имат теоретична и практическа подготовка за разбиране на взаимодействие на различни лъчения с твърдотелната повърхност,

- познават най-модерните експериментални методи за анализ на твърдотелната повърхност

- получават задълбочени познания върху физиката на материали за микро- и оптоелектрониката

Учебно съдържание

№	Тема:	Хорариум
1.	Методи за анализ чрез взаимодействие с потоци от електрони, фотони и йони
1.1.	Обща характеристика на методите за изследване. Понятие за повърхност. Вид на получената информация и област на приложимост	3
2.	Изследване на електронна структура и химичен състав
2.1.	Фотоелектронна спектроскопия (XPS). Едноелектронна теория. Възможности и ограничения на XPS. Апаратура и и приложение. Химичен анализ (ESCA).	4
2.2.	Оже-електронна спектроскопия (AES). Форма и интензитет на линиите. Количествен анализ. Възможности на AES. Сканираща AES. Апаратура и приложение.	4
2.3.	Сравнение на възможностите и получената информация с XPS и AES.	2
2.4.	Спектроскопия на енергетичните загуби на бавни електрони. Теория и приложение.	3
2.5.	Вторична йонна мас- спектрометрия (SIMS). Физически основи. Масспектроскопия на вторични йони. Апаратура за SIMS. Статичен и динамичен режим. Приложение.	4
2.6.	Определяне на химичен състав с електронна микросонда (EDX, WDX).	3
3.	Изследване на кристалната структура на повърхността
3.1.	Нискоенергетична електронна дифракция (LEED). Геометрична теория на дифракцията. Реконструкция на повърхността. Апаратура и възможности.	5
3.2.	Електронна микроскопия. Принципи и техники. Трансмисионна (TEM) и сканираща (SEM) микроскопия. Приготвяне на микроскопски образци. Характеризиране на структурни дефекти.	6
3.3.	Тунелна микроскопия. Сканиращ тунелен микроскоп (STM). Принципи и възможности.	5
3.4.	Изследване на морфология на повърхността - атомно-силов микроскоп (АFМ).	4
4.	Заключителни бележки. Перспективи за развитие на методите и приложението им.	2

Конспект за изпит

№	Въпрос
1.	Методи за анализ чрез взаимодействие с потоци от електрони, фотони и йони
1.1.	Обща характеристика на методите за изследване. Понятие за повърхност. Вид на получената информация и област на приложимост
2.	Изследване на електронна структура и химичен състав
2.1.	Фотоелектронна спектроскопия (XPS). Едноелектронна теория. Възможности и ограничения на XPS. Апаратура и и приложение. Химичен анализ (ESCA).
2.2.	Оже-електронна спектроскопия (AES). Форма и интензитет на линиите. Количествен анализ. Възможности на AES. Сканираща AES. Апаратура и приложение.
2.3.	Сравнение на възможностите и получената информация с XPS и AES.
2.4.	Спектроскопия на енергетичните загуби на бавни електрони. Теория и приложение.
2.5.	Вторична йонна мас- спектрометрия (SIMS). Физически основи. Масспектроскопия на вторични йони. Апаратура за SIMS. Статичен и динамичен режим. Приложение.
2.6.	Определяне на химичен състав с електронна микросонда (EDX, WDX).
3.	Изследване на кристалната структура на повърхността
3.1.	Нискоенергетична електронна дифракция (LEED). Геометрична теория на дифракцията. Реконструкция на повърхността. Апаратура и възможности.
3.2.	Електронна микроскопия. Принципи и техники. Трансмисионна (TEM) и сканираща (SEM) микроскопия. Приготвяне на микроскопски образци. Характеризиране на структурни дефекти.
3.3.	Тунелна микроскопия. Сканиращ тунелен микроскоп (STM). Принципи и възможности.
3.4.	Изследване на морфология на повърхността - атомно-силов микроскоп (АFМ).
4.	Заключителни бележки. Перспективи за развитие на методите и приложението им.
1.	Методи за анализ чрез взаимодействие с потоци от електрони, фотони и йони
1.1.	Обща характеристика на методите за изследване. Понятие за повърхност. Вид на получената информация и област на приложимост
2.	Изследване на електронна структура и химичен състав
2.1.	Фотоелектронна спектроскопия (XPS). Едноелектронна теория. Възможности и ограничения на XPS. Апаратура и и приложение. Химичен анализ (ESCA).
2.2.	Оже-електронна спектроскопия (AES). Форма и интензитет на линиите. Количествен анализ. Възможности на AES. Сканираща AES. Апаратура и приложение.
2.3.	Сравнение на възможностите и получената информация с XPS и AES.
2.4.	Спектроскопия на енергетичните загуби на бавни електрони. Теория и приложение.

Библиография

Основна:

1. Semiconductor materials and device characterization, D. K. Schroder, J. Willey & Sons, 1993. достъпна онлайн на адрес: http://elearning-phys.uni-sofia.bg/~epv/

2. Semiconductor devices, S. Sze, J. Willey & Sons , 1985 .

3. Методы анализа поверхностей, ред. А. Зандерн, 1979г.

5. Лекционнен материал на преподавателя, достъпна онлайн на адрес: http://elearning-phys.uni-sofia.bg/~epv/

Допълнителна:

1. Электронная и йонная спектроскопия твердых тел, ред. Фирманс, Вунник, Декейсер, 1981.

Дата: 27.02.2013 Съставил:

доц. д-р Евгения Петрова Вълчева