Корляков Андрей Владимирович, к ф. м н, доцент область применения категории слушателей на обучение которых рассчитана программа
| Вид материала | Программа |
- Завада Галина Владимировна, к п. н., доцент, доцент кафедры «Педагогика и психология, 251.97kb.
- Мееров Иосиф Борисович, к т. н., доцент, зам зав каф математического обеспечения ЭВМ, 81.73kb.
- Кульмухаметов Марат Якупович, доцент кафедры экономической информатики, кандидат технических, 369.54kb.
- Гергет Ольга Михайловна, к т. н., доцент, доцент кафедры прикладной математики ик тпу., 492.68kb.
- Корнилов Владимир Юрьевич, д т. н., профессор, профессор кафедры эпа область применения, 506.86kb.
- Разработчики программы повышения квалификации: Несмиян Е. И махмудов А. М., к т. н.,, 266.55kb.
- Учебная программа «Охрана труда в образовательном учреждении», 81.59kb.
- Нормативный срок освоения программы 72 часа. Режим обучения 36 часов в неделю., 176.48kb.
- 1 Категории слушателей на обучение которых рассчитана программа повышения квалификации, 264.84kb.
- Программа повышения квалификации по теме: «Проблемы и перспективы развития личностно-ориентированного, 55.15kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им.В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ)
-
УТВЕРЖДАЮ
______________________________
Ректор СПбГЭТУ В.М. Кутузов
«____»__________2010г. м.п.
«Нанотехнология и нанодиагностика. Особенности реализации программы в рамках новых ФГОС третьего поколения»
Разработчики программы повышения квалификации:
Лучинин Виктор Викторович
д.т.н., профессор, зав кафедрой «Микроэлектроники»,
научный руководитель НОЦ «Нанотехнологии» СПбГЭТУ
Корляков Андрей Владимирович, к.ф.-м.н, доцент
Составители учебно-тематического плана программы повышения квалификации:
Лучинин Виктор Викторович
д.т.н., профессор, зав кафедрой «Микроэлектроники»,
научный руководитель НОЦ «Нанотехнологии» СПбГЭТУ
Корляков Андрей Владимирович, к.ф.-м.н, доцент
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Категории слушателей на обучение которых рассчитана программа повышения квалификации (далее – программа):
Преподаватели ВУЗов, специализирующиеся в области нанотехнологии и нанодиагностики
1.2. Сфера применения слушателями полученных профессиональных компетенций, умений и знаний:
Полученные знания могут быть использованы при разработке новых курсов, включающих новейшие разработки в области нанотехнологии и нанодиагностики, микро- и наносистемной техники, физики твердого тела и наноэлектроники.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДГОТОВКИ ПО ПРОГРАММЕ
2.1. Нормативный срок освоения программы – 72 часа.
2.2. Режим обучения – 36 часов в неделю.
2.3. Формы обучения – с отрывом от работы.
3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ
Слушатель, освоивший программу, должен:
3.1. обладать профессиональными компетенциями, включающими в себя способность:
- КМ.П.НИ.0.1 – Способность идентифицировать новые области исследований, новые проблемы в области нанотехнологии и нанодиагностики.
- КМ.П.НИ.0.3 – Способность предлагать пути решения, выбирать методику и средства проведения научных исследований в области нанотехнологии и нанодиагностики.
- КМ.П.НИ.0.4 – Владение методикой разработки математических и физических моделей исследуемых процессов, явлений и объектов в области нанотехнологии и нанодиагностики.
- КМ.П.НИ.0.5 – Способность планировать и проводить эксперименты в области нанотехнологии и нанодиагностики, обрабатывать и анализировать их результаты.
- КМ.П.НИ.0.6 – Способность оценивать научную значимость и перспективы прикладного использования результатов исследований в области нанотехнологии и нанодиагностики.
3.2. владеть:
- навыками работы в области туннельной и атомно-силовой микроскопии, проведении операций зондовых нанотехнологий
3.3. уметь:
- правильно использовать материаловедческие закономерности для реализации потенциальных возможностей материалов при проектировании и создании наносистем для наноэлектроники, фотоники, микро- и наносистемной техники, наносенсорики.
- использовать математический аппарат теории перколяции и физики фракталов при разработке микро- и наносистем.
- экспериментально оценивать физические свойства нано- и микросистем на различных уровнях масштабирования..
3.4. знать:
- физическую основу процессов, протекающих при реализации нанотехнологий, возможности и характеристики материалов, используемых в нанотехнологиях;
- физико-химические основы процессов, протекающих на границах раздела фаз в различных наносистемах
- основные размерные эффекты, возникающие в наночастицах, и кооперативные явления в системах на их основе
- физическую и химическую сущность процессов и явлений, протекающих в микро- и наносистемах.
- Основные методы формирования наносистем из индивидуальных наночастиц с учетом областей их применения
4. ТРЕБОВАНИЯ К СТРУКТУРЕ ПРОГРАММЫ
Программа предусматривает изучение следующих модулей:
- государственная политика в образовании;
- актуализация знаний и умений по предмету;
Структура программы представлена в таблице 1
Таблица 1
Структура программы
№ пп | Наименование модулей | Всего, час. | В том числе: | ||
Лекции | Практические занятия (семинары), лабораторные работы | Выездные занятия | |||
1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. |
1. | Модуль 1«Государственная политика в образовании» | 6 | 6 | | |
| 2. | Модуль 2«Актуализация знаний и умений по предмету» | 64 | 34 | 30 | |
Итоговая аттестация | 2 | | | | |
Итого | 72 часа | | | | |
5. ТРЕБОВАНИЯ К МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ ПРОГРАММЫ
5.1. Форма учебно-тематического плана программы представлена в таблице 2.
Таблица 2
Учебно-тематический план программы
№ пп | Наименование модулей, разделов и тем | Всего, час. | В том числе: | ||
Лекции | Практические занятия (семинары), лабораторные работы | Выездные занятия | |||
1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. |
1. | Модуль 1«Государственная политика в образовании» | 6 | 6 | | |
| | Раздел 1. «Фундаментальные основы государственной политики в области образования в Российской Федерации» | 6 | 6 | | |
| | Тема 1. «Экономика системы образования» | 2 | 2 | | |
| | Тема 2. «Методические основы направления «Нанотехнология и нанодиагностика» | 2 | 2 | | |
| | Самостоятельная работа | 2 | | | |
2. | Модуль 2.«Актуализация знаний и умений по предмету» | 64 | 40 | 24 | |
| | Раздел 1.« Изучение методов синтеза и обработки наноматериал» | 12 | 6 | 6 | |
| | Тема 1. «Методы нанослоевого синтеза. Атомно-молекулярная эпитаксия, молекулярная и химическая сборка, молекулярное наслаивание» | 4 | 2 | 2 | |
| | Тема 2. «Методы синтеза наноструктурированных материалов. Синтез фуллереноподобных материалов, углеродных нанотрубок, многослойных нанокомпозитов» | 4 | 2 | 2 | |
| | Тема 3. «Золь-гель технологии» | 4 | 2 | 2 | |
| | Раздел 2 «Технологии формирования нано- и микроструктур» | 16 | 10 | 6 | |
| | Тема 1. «Методы сверхлокального нанесения, удаления и модифицирования вещества» | 2 | 2 | - | |
| | Тема 2. «Корпускулярно-фотонные и электрохимические нанотехнологии» | 4 | 2 | | 2 |
| | Тема 3. «Нанозондовый локальный синтез и удаления вещества, модифицирование поверхности» | 4 | 2 | 2 | |
| | Тема 4. «Синтез полимеров и биополимерных композиций» | 4 | 2 | 2 | |
| | Тема 5. «Полианионная сборка, матричный синтез биоорганических веществ» | 2 | 2 | | |
| | Раздел 3« Диагностика наноматериалов и объектов микро- и наносистемной техники» | 28 | 16 | 12 | |
| | Тема 1. «Базовые методы диагностики микро- и нанообъектов» | 4 | 2 | 2 | |
| | Тема 2«Исследование параметров наноструктурированных объектов методами растровой электронной, атомно-силовой микроскопии, электронной Оже-спектроскопии» | 2 | 2 | | |
| | Тема 3«Ионно-зондовое препарирование микро- и нанообъектов. Сканирующая ионная микроскопия» | 4 | 2 | 2 | |
| | Тема 4«Эллипсометрический контроль параметров многослойных наноструктур» | 4 | 2 | 2 | |
| | Тема 5«Токовая и емкостная спектроскопия наноструктур с квантовыми размерными эффектами» | 4 | 2 | | |
| | Тема 6«Микроаналитические системы и их применение» | 4 | 2 | 2 | |
| | Тема 7«Магниторезонансные методы исследования наноматериалов, спектроскопия ЯМР и ЭПР» | 2 | 2 | | |
| | Самостоятельная работа | 6 | | | |
| | Экзамен | 2 | | | |
Итоговая аттестация | 2 | | | | |
Итого | 72 часа | | | | |
5.2. Форма учебной программы по модулю представлена в таблице 3
Таблица 3
Учебная программа по модулю
| № п/п | Наименование модуля, разделов и тем | Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий и рекомендуемой литературы |
| 1. | 2. | 3. |
| | Модуль 1.«Государственная политика в образовании» | |
| | Раздел 1. «Фундаментальные основы государственной политики в области образования в Российской Федерации» | |
| | Тема 1. «Экономика системы образования» | Учредители образовательных учреждений; типы и виды образовательных учреждений; Бюджетные государственные и муниципальные образовательные учреждения; Негосударственные образовательные учреждения. |
| | Тема 2. «Методические основы направления «Нанотехнология и нанодиагностика» | Разработка ФГОС -3 по направлению «Нанотехнология» |
| | Самостоятельная работа «Система образования в России» | Закон Российской Федерации «Об образовании» |
| | Модуль 2.«Актуализация знаний и умений по предмету» | |
| | Раздел 1.« Изучение методов синтеза и обработки наноматериал» | |
| | Тема 1. «Методы нанослоевого синтеза. Атомно-молекулярная эпитаксия, молекулярная и химическая сборка, молекулярное наслаивание» | Синтез нанослоев функциональных материалов (сульфидов, селенидов, фторидов, гидроксидов, оксидов металлов, полиоксометаллатов, а также гибридных металлоксидных соединений, полиоксометаллатов, органических веществ и полиоксометаллатов). Основные проблемы синтеза. Основные химические реакции, протекающие на поверхности подложек. Основные окислительно-восстановительные реакции, протекающие в слое адсорбированных ионов. Примеры применения метода ионного наслаивания для изготовления ячеек преобразования солнечной энергии, кондуктометрических газовых сенсоров, пассивирующих защитных покрытий на поверхности металлов и др. Атомная слоевая эпитаксия, атомно-слоевое осаждение. Получение сверхпроводящих тонких пленок. Графоэпитаксия, графотекстурирование. |
| | Тема 2. «Методы синтеза наноструктурированных материалов. Синтез фуллереноподобных материалов, углеродных нанотрубок, многослойных нанокомпозитов» | Классификация углеродных наноструктур. Термодинамическая устойчивость углеродных депозитов. Строение фуллеренов. Наносистемы на основе интеркалированных фуллеритов. Эффект сверхпроводимости. Экзо- и эндоэдральные производные фуллеренов. Наносистемы на экзопроизводных фуллеренах для эмиссионной наноэлектроники. Луковичные наноструктуры на основе фуллеренов.. Металлокарбоэдрены (М8С12). Наносистемы сверхплотной записи информации на эндоэдральных производных. Углеродные нанотрубки (УНТ). Сверхупругие свойства однослойных УНТ. Эмиссионные приборы на основе УНТ. Углеродная наноэлектроника. Диоды Шоттки, одноэлектронные транзисторы, логические схемы на основе ветвящихся УНТ. Получение микро- и нанотрубок в композиционных наноструктурах с использованием сил упругой деформации (метод Принца). Гетероструктурные сверхрешетки и мембраны, микро- и нанокапилляры, сформированные по методу Принца. Получение ультрадисперсных алмазов детонационного синтеза (УДА ДС). |
| | Тема 3. «Золь-гель технологии» | Особенности, достоинства и возможности золь-гель метода. Физико-химические процессы, протекающие в золе. Способы получения золей и управления процессами гелеобразования. Фрактальная структура золь-гель нанокомпозитов. Основные представления теории фракталов. Фрактальная размерность. Физические фракталы. Природа и физико-химические особенности образования фрактальных кластеров. Основные понятия теории перколяции. Основные модели роста фрактальных агрегатов в золь-гель процессах. Особенности фрактальных нанообъектов, получаемых в золь-гель технологиях. Экспериментальные методы исследования фрактальных структур. Современное состояние и перспективы развития золь-гель технологии. Материалы, получаемые золь-гель методом для микроэлектроники, электротехники, оптики и биологических технологий. Роль и место золь-гель методов в современной технологии нанокомпозитов. |
| | Раздел 2 «Технологии формирования нано- и микроструктур» | |
| | Тема 1. «Методы сверхлокального нанесения, удаления и модифицирования вещества» | Квазиравновесные методы формирования нанослоевых и наноструктурированных композиций. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Лазерная абляция. Газофазная эпитаксия. Молекулярная химическая сборка из газовой фазы. Молекулярное наслаивание из жидкой фазы. Метод Ленгмюра-Блоджетт. Ионное модифицирование: сильноточная имплантация с кластеризацией и порообразованием, ионно-стимулированный химический синтез, протонизация, имплантография. Избирательные и сверхпрецизионные методы травления: ионно-лучевое нанофрезерование, ионно-стимулированное селективное газовое травление, ориентационно-чувствительное жидкостное травление, электрохимическое травление, нанопорообразование. |
| | Тема 2. «Корпускулярно-фотонные и электрохимические нанотехнологии» | Обзор методов получения полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами, сверхрешетками, квантовыми проводами и квантовыми точками. Принципы молекулярно-пучковой эпитаксии. Физическое и химические осаждение из газовой фазы. Процессы стимулирования осаждения в локальных областях. Новые методы формирования структур с пониженной размерностью. Механизмы пар-жидкость-кристалл в наномасштабах. Самоорганизация и самосборка. Перспективы создания приборов одноэлектроники. Управляемый рост квантовых проводов и квантовых точек. Аксиальная и радиальная гетероструктурная наноэлектроника на квантовых проводах. Нанооптоэлектроника. Нанофотоника. |
| | Тема 3. «Нанозондовый локальный синтез и удаления вещества, модифицирование поверхности» | Методы модификации поверхности (нанолитография) с помощью СЗМ. Атомно-зондовое модифицирование: электрическое оптическое, механическое, термическое. Атомная модификация поверхности: окисление, массоперенос, активация реакций. Силовая литография. Локальное оксидирование. Перьевая нанолитография. Электронно-лучевая СЗМ-литография. Локальная зарядка поверхности. Ближнепольная литография. Термическая нанолитография. Молекулярное и атомарное манипулирование. Перспективы развития методов СЗМ для пластиковой электроники, углеродной наноэлектроники и металлической наноэлектроники. |
| | Тема 4. «Синтез полимеров и биополимерных композиций» | Полимеры – естественные наноструктурированные объекты. Наноструктуры в аморфных полимерах. Наноструктуры в кристаллических полимерах. Наноструктуры в сополимерах и блок-сополимерах. Полимерные композиты (наполненные полимеры) как отдельный класс наноструктурированных материалов. Полимеры с заданной пространственной архитектурой. Самосборка и самоорганизация наноструктур в полимерных системах. Методы анализа структуры и свойств наноструктурированных полимерных материалов. Применение наноструктурированных полимеров в материалах и технологиях электронной техники. Полимер-керамические нанокомпозиты. Оптические материалы. Олигомеры – многогранники силсеквиоксанов. Слоистые нанокомпозиты. |
| | Тема 5. «Полианионная сборка, матричный синтез биоорганических веществ» | Классификация процессов синтеза и модификации полимеров. Сборка и самосборка биополимеров. Молекулярное узнавание. Полианионный катализ. Матричный синтез. Генетическое кодирование и синтез белка. Клонирование. |
| | Раздел 3« Диагностика наноматериалов и объектов микро- и наносистемной техники» | |
| | Тема 1. «Базовые методы диагностики микро- и нанообъектов» | Современные высоко локальные методы анализа состава, структуры и электрофизических параметров микро- и наносистем, таких как золи, гели, суспензии коллоидных растворов, кластерные системы, искусственные и естественные сверхрешетки, структуры с квантовыми точками, квантовыми ямами и т.д. Методы измерения физических параметров структур, растровая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, метод зонда Кельвина, туннельная микроскопия, эллипсометрия, ОЖЕ электронная спектроскопия, электронография, инфракрасную фурье-спектроскопию, обратное рассеяние Резерфорда, ядерно-физические методы. Использование методов для анализа традиционных планарных структур, и нано-аналитических систем, биочипов и биокластеров, фуллеренов, нанотрубок. |
| | Тема 2«Исследование параметров наноструктурированных объектов методами растровой электронной, атомно-силовой микроскопии, электронной Оже-спектроскопии» | Введение в семейство методов сканирующей зондовой микроскопии. Микроскопия. Спектроскопия. Модификация. Манипуляция. Физические основы атомно-силовой микроскопии (АСМ). Принципы формирования изображения поверхности в АСМ. Аппаратурное обеспечение АСМ. Основные режимы работы АСМ Зонды специальных назначений. Кантилеверы на нанотрубках. Методы диагностики в атомно-силовой микроскопии. Сканирующая туннельная микроскопия. Локальная туннельная спектроскопия. Ближнепольная микроскопия и литография. Сканирующая микроскопия ближнего поля: принцип действия и физические основы работы. Устройство волоконнооптического ближнепольного зонда. Разрешающая способность ближнепольного оптического микроскопа. Физические принципы и назначение основных режимов БСОМ. Области применения ближнепольной оптики в микро- и наноэлектронике. Растровая электронная Оже-спектроскопия. |
| | Тема 3«Ионно-зондовое препарирование микро- и нанообъектов. Сканирующая ионная микроскопия» | Физические основы технологии фокусированных ионных пучков. Принцип действия и аппаратурное обеспечение приборов для реализации ФИП-технологий. Принципы регистрации и виды контрастов изображений объектов в при сканировании ионным пучком. Ионно-стимулированные химические реакции. Применение селективного травления. Модельные представления процессов осаждения. Экспериментальные зависимости основных параметров при травлении и осаждении в ФИП. Формирование платиновых структур осаждением в ФИП-технологии. Осаждение диэлектрических покрытий по ФИП-технологии. Модельные представления осаждения SixO1-x..Осаждение нестехиометрического оксида кремния из тетраэтоксисилана в ФИП. Влияние технологических параметров на характеристики формируемых объектов. |
| | Тема 4«Эллипсометрический контроль параметров многослойных наноструктур» | Физические основы метода эллипсометрии. Особенности использования метода эллипсометрии для контроля параметров многослойных структур. Достоинства и недостатки метода. |
| | Тема 5«Токовая и емкостная спектроскопия наноструктур с квантовыми размерными эффектами» | Типы и основные параметры глубоких центров. Эмиссия и захват носителей заряда. Вольт-фарадный метод измерения концентрации мелких центров. Метод изотермической релаксации емкости. Метод нестационарной емкостной спектроскопии. Физические основы и приборная реализация методов. |
| | Тема 6«Микроаналитические системы и их применение» | Миниатюрные аналитические системы биомедицинского назначения — лаборатории на чипе. Физико-технологические основы и конструирование микроаналитических систем (лабораторий на чипе, биочипов, микрофлюидных чипов) и портативных аналитических приборов для работы с микрочипами (ридеров). Примеры макетной реализации приборов, предназначенных для проведения биомедицинского анализа методами капиллярного электрофореза, электрохроматографии, латекс агглютинации. |
| | Тема 7«Магниторезонансные методы исследования наноматериалов, спектроскопия ЯМР и ЭПР» | Физические основы и техническая реализация метода электронного парамагнитного резонанса. Принципы интерпретации тонкой и сверхтонкой структуры в спектрах ЭПР, ЭПР переходных ионов и собственных точечных дефектов в кремнии. Оптические методы детектирования парамагнитного резонанса. |
| | Лабораторные работы |
|
| | Практические занятия |
|
| | Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы |
|
6. ТРЕБОВАНИЯ К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММ
Формы и методы контроля и оценки результатов освоения модулей содержатся в таблице 4
Таблица 4
Формы и методы контроля и оценки результатов освоения модулей
| Наименование модулей | Методы контроля | Вид итоговой аттестации |
| Модуль 1. «Государственная политика в образовании» | Реферат по теме | Зачет |
| Модуль 2. «Актуализация знаний и умений по предмету» | Контрольные работы на практических занятиях, отчеты по лабораторным работам | Экзамен |