Перейти на главную страницу
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Радиофизический факультет
Кафедра физики наноструктур и наноэлектроники
УТВЕРЖДАЮ
Декан радиофизического факультета
____________________Якимов А.В.
«18» мая 2011 г.
Учебная программа
Дисциплины М2.Р2 «Основы дифракционного структурного анализа»
по направлению 011800 «Радиофизика»
магистерская программа «Физическая электроника»
Нижний Новгород
2011 г.
1. Цели и задачи дисциплины
Дифракционные методы исследования твердого тела широко используются в современных исследованиях, но интерпретация результатов, в отличие от микроскопических методов, затруднена, поскольку регистрируется изображение в обратном, а не в прямом пространстве.
Курс рассчитан на студентов, чья дипломная работа и последующая работа будут связаны с физикой твердого тела.
2. Место дисциплины в структуре магистерской программы
Дисциплина «Основы дифракционного структурного анализа» относится к дисциплинам вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800 «Радиофизика».
В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции:
В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
4.Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
Виды учебной работы |
Всего часов |
Семестры |
Общая трудоемкость дисциплины |
108 |
9 |
Аудиторные занятия |
32 |
32 |
Лекции |
32 |
32 |
Практические занятия (ПЗ) |
0 |
0 |
Семинары (С) |
0 |
0 |
Лабораторные работы (ЛР) |
0 |
0 |
Другие виды аудиторных занятий |
0 |
0 |
Самостоятельная работа |
40 |
40 |
Курсовой проект (работа) |
0 |
0 |
Расчетно-графическая работа |
0 |
0 |
Реферат |
0 |
0 |
Другие виды самостоятельной работы |
0 |
0 |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) |
экзамен (36) |
экзамен (36) |
5. Содержание дисциплины
№п/п |
Раздел дисциплины |
Лекции |
ПЗ (или С) |
ЛР |
|
Предмет дифракционного структурного анализа |
1 |
|
|
|
Структурный анализ как преобразование Фурье |
1 |
|
|
|
Определение геометрии дифракционной картины с помощью фурье-образов рассеивающих объектов |
2 |
|
|
|
Периодически модулированные структуры |
2 |
|
|
|
Фазовая проблема и ее решение патерсоновскими и прямыми методами |
2 |
|
|
|
Атомное строение некоторых кристаллов. |
1 |
|
|
|
Влияние симметрии кристалла на картину дифракции. |
1 |
|
|
|
Кристалл с дефектами |
2 |
|
|
|
Особенности анализа поликристалла и осевой текстуры |
2 |
|
|
|
Основные типы рентгеновской дифракционной аппаратуры. Особенности рентгеновского дифрактометра |
2 |
|
|
|
Дифракционное исследование эпитаксиальных гетероструктур |
1 |
|
|
|
Измерение упругих деформаций и концентрации твердого раствора эпитаксиальных гетероструктур |
2 |
|
|
|
Анализ мозаичной структуры |
2 |
|
|
|
Интенсивность отражения от кристаллической пластинки |
1 |
|
|
|
Кинематическое и динамическое рассеяние |
2 |
|
|
|
Графики Дю-Монда |
2 |
|
|
|
Динамическое рассеяние |
2 |
|
|
|
Рекуррентная формула для многослойной структуры |
2 |
|
|
|
Диагностика дефектов эпитаксиальных гетероструктур по кривым качания |
2 |
|
|
5.2. Содержание разделов дисциплины
Общая постановка задачи. Ограниченность волновых и корпускулярных интерпретаций.
Описание однократного рассеяния как преобразования Фурье.
Решение обратной задачи в схемах оптического микроскопа, рентгеновского дифрактометра и электронного микроскопа.
Прямая и обратная решетка кристалла. 4-х индексные обозначения.
Одномерный кристалл. Сфера Эвальда. Случаи малых длин волн, больших длин волн и средних длин волн.
Фурье-образы некоторых функций. Теорема свертки.
Принцип взаимности (задача о радиотелескопе).
Двумерная дифракция. Кристалл конечной толщины и соотношение неопределенностей.
Щель с размытыми краями. Набор щелей конечной ширины.
Продольная и поперечная длина когерентности.
4. Периодически модулированные структуры.
Одномерная кристаллическая сверхрешетка. Сверхрешетка на вицинальной поверхности. Двумерная модуляция.
Функция Патерсона. Гомометрические структуры.
Простейшие структурные типы и две плотнейшие упаковки.
Точечные группы симметрии кристалла, решетки Браве, пространственные группы симметрии Графики простейших групп. Интегральные, зональные и сериальные погасания.
Усреднение в пространстве и во времени. Упругое и неупругое рассеяние. Брегговские максимумы и диффузный фон. Когерентность при рассеянии бозонов и фермионов. Дефекты с сохранением усредненной решетки. Вакансия и дивакансия. Тепловые колебания атомов. 4-х мерная функция Паттерсона. Фактор Дебая-Валера. Шероховатая поверхность. Фрактальная шероховатость.
Иерархия кристаллического совершенства вещества (аморфное тело, поликристалл, текстура, мозаичный монокристалл, идеальный монокристалл).
Обратное пространство поликристалла и современные базы дифракционных данных.
Осевая текстура. Прямая и обратная полюсные фигуры.
Эпитаксиальные соотношения.
4-х доменное микродвойникование в слоях YBa2Cu3O7-x.
Твердые растворы замещения, коэффициент деформации решетки примесью.
Начальная, упругая и пластическая деформации в слое; их анализ по сдвигу дифракционных пиков. Эпюра упругих напряжений. Формула Стоуни.
Вклад в ширину пика от микродеформаций, размера области когерентного рассеяния, разориентации блоков и изгиба. Разделение вкладов.
Вывод коэффициента отражения в геометрии Френеля.
Ряд Борна, кинематическое, динамическое и полукинематическое приближения. Метод дарвиновского суммирования. Столик Дарвина.
Анализ схем двухкристального и трехкристального спектрометра с помощью графиков Дю-Монда.
Схема вывода уравнений по Эвальду-Лауэ, дисперсионные поверхности в случае Брегга и Лауэ. Пример использования стоячих волн.
Схема вывода рабочих формул для анализа многослойных структур по динамической теории рассеяния.
Кривые дифракционного отражения идеального слоя и периодической многослойной структуры. Влияние некоторых типов несовершенств на вид кривых качания.
Не предусмотрен.
7.1. Рекомендуемая литература.
а) основная литература:
б) дополнительная литература:
8. Вопросы для контроля
Контрольные вопросы составлены в форме задач, обсуждение которых позволяет выяснить фактическое усвоение материала.
Определить: концентрацию xGe в буфере; упругие напряжения в буфере и слое Si; плотность дислокаций несоответствия в гетеропереходе между подложкой и буфером.
Использовать численные константы:
(aGe-aSi)/aSi=0,04; zelast / xelast = -0,8; x = xelast 150 [ГПа];
вектор Бюргерса в проекции на плоскость слоя bx=0,5нм.
9. Критерии оценок
Превосходно |
Подробно уверенно и развернуто объяснить решение двух предложенных в билете задач. Ответить на дополнительные вопросы. |
Отлично |
Правильно объяснить решение двух предложенных в билете задач. Ответить на дополнительные вопросы. |
Очень хорошо |
Правильно и полно объяснить решение одной из предложенных в билете задач и с помощью наводящих вопросов правильно решить вторую. Ответить на дополнительные вопросы. |
Хорошо |
Правильно объяснить решение двух предложенных в билете задач с использованием наводящих вопросов. Ответить на дополнительные вопросы. |
Удовлетворительно |
С помощью наводящих вопросов правильно объяснить решение двух предложенных в билете задач. |
Неудовлетворительно |
Неверное решение хотя бы одной задачи. |
Плохо |
Неверное решение обеих задач |
10. Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки
Курсовые работы по курсу не предусмотрены.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом по направлению 011800 «Радиофизика».
Автор программы _________________ Дроздов Ю.Н.
Программа рассмотрена на заседании кафедры 11 марта 2011 г. протокол № 5
Заведующий кафедрой ___________________ Красильник З.Ф.
Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года
протокол № 05/10
Председатель методической комиссии_________________ Мануилов В.Н.
К таковым относятся рентгеновская дифракция и электронная дифракция. Уклон сделан в сторону современного метода высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии многослойных эпитакси
01 09 2014
1 стр.
Целями освоения дисциплины (модуля) «Основы теории радиосистем передачи информации» являются: изучение принципов построения современных систем передачи информации, теоретических ос
25 09 2014
1 стр.
Учебная программа «Основы психологии и педагогики» составлена на основе типовой учебной программы «Основы психологии и педагогики» для высших учебных заведений/сост.: А. И. Жук [и
26 09 2014
4 стр.
Изучить физико-химические основы технологических процессов формирования элементов и структур интегральных микросхем, печатных
06 10 2014
3 стр.
Целью изучения дисциплины является освоение основных принципов экономической науки, основ экономического анализа, основ обмена, функционирования конкурентного рынка, роли государст
11 10 2014
1 стр.
Данная учебная дисциплина входит в раздел «Б бщепрофессиональный цикл. Базовая часть» фгос-3 по направлению подготовки впо 031000
04 09 2014
1 стр.
Дисциплина “Основы философии” относится к циклу огсэ – “Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины” и изучаются в объеме 60 часов на I курсе
12 10 2014
1 стр.
Цель курса заключается в том, чтобы дать представление о когнитивной поэтике как новом методе анализа текста, развивающемся на стыке лингвистики, психологии, литературоведения
30 09 2014
1 стр.