Geum.ru

Республики Беларусь «24»

Вид материалаПрограмма

Содержание


Пояснительная записка
Содержание дисциплины
Тема 1.2. Неорганические диэлектрические материалы
Тема 1.3. Органические диэлектрические материалы
Тема 2.4. Полупроводниковые соединения группы А
Тема 3.2. Магнитомягкие материалы
Тема 3.3. Магнитотвердые материалы
Тема 3.4. Магнитные материалы в микроэлектронике
Тема 4.2. Материалы высокой проводимости
Тема 5.2. ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ, ЛЮМИНОФОРЫ, СТЕКЛОВОЛОКНИСТЫЕ СТРУКТУРЫ
Примерный перечень лабораторных работ
Примерный перечень курсовых работ
Цель курсовой работы и методические указания
Подобный материал:
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   21




ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА



Типовая программа «Материалы электронной техники» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.106-98 по специальности І-41 01 02 Микро- и наноэлектронные технологии и системы. Целью изучения дисциплины является выработка у студентов инженерного подхода при использовании материалов электронной техники для разработки и проектирования микроэлектронных изделий.

Задачей дисциплины является изучение четырех основных групп материалов, которые используются в электронной технике: диэлектриков, полупроводников, проводников и магнитных материалов. Студенты должны изучить физические основы этих материалов, требования, предъявляемые к этим материалам, и их электрофизические свойства.

В настоящее время основные задачи материаловедения связаны со все большей миниатюризацией электронных устройств, вплоть до наноразмеров. Для этого необходимо наряду с улучшением свойств существующих материалов, оптимизацией их состава и структуры создание новых материалов с новыми свойствами.

Для изучения курса «Материалы электронной техники» необходимы знания студентов, полученные при изучении химии, физики, теоретических основ электротехники.

Курс «Материалы электронной техники» является базовым для всех дисциплин специальности «Микроэлектроника», таких как «Физика твердого тела», «Физика активных элементов интегральных схем», «Микроэлектроника», «Базовые технологические процессы в микроэлектронике» и другие.

В результате освоения курса «Материалы электронной техники» студент должен:

знать:
  • теоретические основы материалов электронной техники;
  • основные материалы электронной техники;
  • природу свойств материалов;
  • принципиальные пути управления свойствами материалов;

уметь характеризовать:
  • основные свойства материалов электронной техники;
  • влияние внешних факторов на электрофизические параметры этих материалов;
  • условия сохранения стабильности свойств материалов;

уметь анализировать:
  • возможность улучшения свойств существующих материалов;
  • возможность создания новых материалов с повышенными свойствами, учитывающее особенности, связанные со все большей миниатюризацией электронных устройств, вплоть до наноразмеров;

приобрести навыки:
  • в исследовании основных электрофизических параметров материалов электронной техники;
  • в применении материалов в изделиях электронной техники.

Программа рассчитана на объем 85 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 51 час, лабораторных работ – 34 часа, курсовая работа.


Тематический план курса



№

п.п.
Наименование темы
Лекции

(часы)
Лабораторные занятия (часы)
Всего




Введение
2



2

1
Раздел 1. Диэлектрики









1.1
Основные свойства диэлектриков
4
8
12

1.2
Неорганические диэлектрические материалы
2



2

1.3
Органические диэлектрические материалы
2



2

1.4
Активные диэлектрики
2



2

1.5
Диэлектрики для микроэлектроники
4
8
12

2
Раздел 2. Полупроводники









2.1
Основные свойства полупроводниковых материалов
4
4
8

2.2
Простые полупроводники
2



2

2.3
Полупроводниковые соединения группы АШВV
2



2

2.4
Полупроводниковые соединения группы АПВVI
1



1

2.5
Полупроводниковые соединения группы АIVBIV
1



1

3
Раздел 3. Магнитные материалы
6






3.1
Основные свойства магнитных материалов
2
8
10

3.2
Магнитомягкие материалы
2



2

3.3
Магнитотвердые материалы
2



2

3.4
Магнитные материалы в микроэлектронике
2



2

4
Раздел 4. Проводники









4.1
Основные свойства полупроводниковых материалов
2
4
6

4.2
Материалы высокой проводимости
1



1

4.3
Материалы высокого удельного сопротивления
1



1

4.4
Проводниковые материалы в микроэлектронике
4
2
6

5
Раздел 5. Материалы квантовой электроники и оптоэлектроники









5.1
Материалы для лазеров
4



4

5.2
Жидкие кристаллы, люминофоры,

стекловолокнистые структуры
4



4




Заключение
1



1




ИТОГО:
51
34
85


СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


Введение


Основные сведения о развитии науки, материалах и их промышленном производстве в нашей стране и за рубежом. Передовая роль ученых в создании новых материалов и комплектующих изделий.

Актуальность создания научно-производственных объединений в области производства материалов. Требования, предъявляемые к материалам в связи с дальнейшей минимиатюризацией и интеграцией изделий электронной техники.

Общая классификация материалов.


Раздел 1. Диэлектрики


Тема 1.1. Основные свойства диэлектриков

Основные виды поляризации и зависимость свойств материалов от вида поляризации. Электропроводность диэлектриков. Диэлектрические потери. Основные виды диэлектрических потерь. Зависимость tqб от воздействия внешних факторов (температуры, частоты, напряженности электрического поля). Электрическая прочность диэлектриков.

Физико-механические свойства диэлектриков.

Особенности свойств тонкопленочных диэлектриков. Микропробой и электрическая прочность тонких пленок.


Тема 1.2. Неорганические диэлектрические материалы

Классификация неорганических диэлектрических материалов.

Керамика. Установочная керамика. Высокочастотная конденсаторная керамика. Низкочастотная конденсаторная керамика. Высокотемпературная сверхпроводящая керамика. Стекла. Ситаллы. Состав, основные свойства, применение в электронной технике.


Тема 1.3. Органические диэлектрические материалы

Полиэтилен, полистирол, фторопласт, полиимиды, полиэфирные смолы, эпоксидные смолы, эластомеры. Композиционные порошковые пластмассы. Волокообразные диэлектрики, лаки, клеи, битумы, компаунды. Состав, свойства, использование в изделиях электронной техники.


Тема 1.4. Активные диэлектрики

Сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, электреты. Состав, получение, основные свойства, использование в диэлектрических приборах.


Тема 1.5. Диэлектрики для микроэлектроники

Основные требования, предъявляемые к диэлектрикам, которые используются в микроэлектронике.

Материалы тонкопленочных гибридных интегральных схем:
  • для подложек;
  • для межслоевой изоляции;
  • для тонкопленочных конденсаторов;
  • для защитного покрытия интегральных схем.

Материалы для толстопленочных гибридных интегральных схем:
  • для подложек;
  • для толстопленочных конденсаторов;
  • для защитных покрытий интегральных схем;
  • для межслоевой изоляции.


Раздел 2. Полупроводники


Тема 2.1. Основные свойства полупроводниковых материалов

Особенности электропроводности полупроводниковых материалов. Зависимость электропроводности п/п от внешних воздействий. Примесные п/п. Концентрация и виды носителей заряда. Подвижность носителей заряда. Фотопроводимость. Электронно-дырочные переходы. Требования, предъявляемые к современным п/п материалам, которые используются в электронной технике.


Тема 2.2. Простые полупроводники

Германий, кремний, их основные свойства. Методы получения, очистка, применение. Полупроводниковые пленки.


Тема 2.3. Полупроводниковые соединения группы АШВV

Основные свойства соединений этой группы материалов (арсенид галлия, арсенид индия, антимонид фосфора, антимонид галлия, нитрид бора, арсенид бора и т.д.). Применение этих материалов в электронной технике.


Тема 2.4. Полупроводниковые соединения группы АПВVI

Основные свойства соединений этой группы материалов (теллуриды свинца, ртути, кадмия; сульфиды свинца, ртути, кадмия; селениды свинца, ртути, кадмия). Применение этих материалов в электронной технике.


Тема 2.5. Полупроводниковые соединения группы АIVВIV

Карбид кремния, его основные свойства, методы получения, применение в электронной технике.


Раздел 3. Магнитные материалы


Тема 3.1. Основные свойства магнитных материалов

Классификация веществ по магнитным свойствам. Возникновение магнитных свойств. Доменная структура, магнитная анизотропия, температура Кюри, влияние внешнего магнитного поля, гистерезис, процессы намагничивания, кривая технического намагничивания, магнитные потери.


Тема 3.2. Магнитомягкие материалы

Общая характеристика и требования, предъявляемые к этой группе материалов. Технически чистое железо. Электротехнические стали. Пермаллои, магнитодиэлектрики. Антиферромагнетики. Магнитомягкие ферриты. Состав, свойства, применение в деталях электронной техники.


Тема 3.3. Магнитотвердые материалы

Общая характеристика и требования, предъявляемые к этой группе материалов. Сплавы на основе благородных и редкоземельных металлов. Ленты для магнитной записи. Состав, свойства, применение в деталях электронной техники.


Тема 3.4. Магнитные материалы в микроэлектронике

Тонкие ферромагнитные пленки. Материалы для устройств на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД), их основные свойства, применение в электронной технике.


Раздел 4. Проводники


Тема 4.1. Основные свойства проводниковых материалов

Природа электропроводности металлов и ее связь с надежностью изделий электронной техники. Удельное сопротивление металлов и сплавов. Термоэлектрические свойства проводников. Температурный коэффициент линейного расширения. Особенности свойств металлов в тонких слоях.


Тема 4.2. Материалы высокой проводимости

Медь, алюминий, серебро, золото. Сплавы на основе меди и алюминия. Материалы низкотемпературной сверхпроводимости — сверхпроводники первого и второго рода.


Тема 4.3. Материалы высокого удельного сопротивления

Материалы высокого удельного сопротивления. Материалы для резисторов; сплавы для термопар, для нагревательных приборов.


Тема 4.4. Проводниковые материалы в микроэлектронике

Материалы высокой проводимости: алюминий, медь, золото, серебро. Основные требования, предъявляемые к этим материалам в микроэлектронике. Проводники тока, металлизация на основе этих материалов. Основные требования, предъявляемые к электродным материалам в микроэлектронике. Элементы для основы электродных сплавов. Электродные сплавы для р-п переходов. Электродные сплавы для омических контактов. Электроды для тонкопленочных конденсаторов.

Металлы с высоким удельным сопротивлением. Сплавы с высоким удельным сопротивлением. Керметы. Основные требования, предъявляемые к этим материалам в микроэлектронике.

Раздел 5. Материалы квантовой электроники

и оптоэлектроники


Тема 5.1. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЛАЗЕРОВ

Материалы для газовых, жидкостных и твердотельных лазеров (газовые смеси, органические красители, неорганические кристаллы, полупроводниковые химические соединения). Основные свойства, способы получения, применение в электронной технике.


Тема 5.2. ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ, ЛЮМИНОФОРЫ, СТЕКЛОВОЛОКНИСТЫЕ СТРУКТУРЫ

Стекловолокнистые материалы, люминофоры, жидкие кристаллы. Основные свойства, методы получения, применение в электронной технике.


Заключение


Основные тенденции в развитии производства и применения материалов электронной техники. Методика дальнейшего изучения материалов электронной техники в период обучения в вузе и на производственных практиках.


ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ


Объем лабораторного практикума – 34 часа.

Практикум состоит из 8 лабораторных работ продолжительностью 4 часа каждая.

Основное назначение лабораторного практикума — закрепить лекционный материал, научить студентов определять электрофизические параметры материалов электронной техники.
  1. Измерение удельного объемного и удельного поверхностного сопротивлений диэлектриков при различной влажности образцов.
  2. Определение частотной и температурной зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь с помощью куммера.
  3. Измерение удельного сопротивления полупроводниковых материалов
    4-зондовым методом.
  4. Определение электрофизических параметров полупроводниковых материалов с помощью эффекта Холла.
  5. Определение “термоэлектрической добротности” полупроводниковых материалов.
  6. Определение электрофизических параметров проводниковых материалов в массивном и тонкопленочном видах.
  7. Исследование динамических характеристик магнитных материалов с помощью осциллографа.

8. Определение ширины запрещенной зоны полупроводниковых материалов.


ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ

  1. Диэлектрические материалы для подложек интегральных схем.
  2. Диэлектрические материалы для межслоевой изоляции интегральных схем.
  3. Диэлектрические материалы для тонкопленочных конденсаторов.
  4. Диэлектрические материалы тонкопленочной микроэлектроники.
  5. Диэлектрические материалы для защитного покрытия интегральных схем.
  6. Кремний, его основные свойства, методы получения, применение.
  7. Германий, его основные свойства, методы получения, применение.
  8. Арсенид галлия в микроэлектронике.
  9. Магнитные пленки с цилиндрическими магнитными доменами.
  10. Полупроводниковые соединения группы АШВVI.
  11. Полупроводниковые соединения группы АПВVI.
  12. Карбид кремния, его основные свойства, методы получения, применение.
  13. Материалы высокой проводимости в микроэлектронике.
  14. Резистивные материалы микроэлектроники.


ЦЕЛЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ


Целью курсовой работы является возможность использования полученных знаний при изучении курса «Материалы электронной техники» для самостоятельного анализа конкретной проблемы в области материалов электронной техники с использованием новейших достижений науки и техники.

Курсовая работа должна состоять из следующих разделов:
  1. Введение (актуальность темы).
  2. Классическое рассмотрение данного вопроса.
    1. Основные свойства данного материала.
    2. Технология получения данного материала.
    3. Применение данного материала в электронной технике.
  3. Новые достижения в науке и технике по этому материалу (обзор- сообщение по реферативным журналам за последние 2-3 года).
    1. Новые свойства материала.
    2. Новые методики для исследования свойств этого материала.
    3. Новые технологические методы получения данного материала.
    4. Новые применения данного материала в электронной технике.

Каждый из пунктов 3.1 — 3.4 содержит выводы, в которых подчеркивается самое интересное сообщение по свойствам, методикам, технологиям и применениям материала в электронной технике.
  1. Углубленное изучение конкретного вопроса.

В этом разделе на основе выводов пункта 3.1 — 3.4 рассматривается более подробно, то новое, что заслуживает интерес по этому материалу.

5. Заключение.

Общий вывод по конкретному материалу. Сравнение данных по классической литературе и того, что нового появилось за последние 2-3 года. Перспективы использования данного материала в электронной технике.

6. Литература.


ЛИТЕРАТУРА


ОСНОВНАЯ
  1. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники.- СПб.: Лань, 2001.
  2. Справочник по электротехническим материалам /Под ред. Ю.В. Корицкого. Т. 1,2,3. - М.: Энергоатомиздат, 1986.
  3. Антипов Б.Л., Сорокин В.С, Терехов В.А. Материалы электронной техники: Задачи и вопросы. – СПб.: Гардарика, 2001.
  4. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых диэлектрических материалов.- СПб.: Лань, 2002.
  5. Айвазов А.А. Неупорядоченные полупроводники: Учеб. пособие. — М.: Высш. шк., 1995.
  6. Летюк Л.М. Технология производства материалов магнитоэлектроники: Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1994.
  7. Золотухин И.В., Калинин Ю.Е., Стогней О.В. Новые направления физического материаловедения: Учеб. пособие. - Воронеж: Воронежский университет, 2000.


ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
  1. Крапухин В.В., Соколов И.А., Кузнецов Г.Д. Технология материалов электронной техники. Теория процессов полупроводниковой технологии: Учебник для вузов.- М.: МИСИС, 1995.
  2. Зайцев Ю.В., Кузищина Т.К., Кустов Д.Е. Расчет физико-химических характеристик элементов проводников: Метод. пособие.- М.: МЭИ, 2001.