doc - Высшая школа экономики

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет: МИЭМ НИУ ВШЭ
Департамент электронной инженерии
Рабочая программа дисциплины
"Физические свойства объемных и наноструктурированных
материалов"
для образовательной программы «Прикладная физика»
направления подготовки 11.04.04. Электроника и наноэлектроника
уровень: магистр
Разработчик программы:
Бондаренко Г.Г., доктор физ.-мат.н.,профессор,
[email protected]
Одобрена на заседании департамента электронной инженерии
«___»____________ 2015г.
Руководитель департамента:
Львов Б.Г.
___________________
Рекомендована Академическим советом образовательной программы
«___»____________ 2015г., №протокола______________________
Утверждена «___»_____________2015г.
Академический руководитель образовательной программы
Попова Е.А.
__________________
Москва, 2015
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями
университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
Пояснительная записка
Область применения
Настоящая программа по курсу «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» предназначена для преподавателей и студентов магистерской программы
«Прикладная физика» направления подготовки 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника».
Программа разработана в соответствии с образовательным стандартом федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» (уровень
высшего образования: Магистратура, направление подготовки: 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника», квалификация»: Магистр), утвержденным ученым советом Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики (протокол от 06.12.2013 г. №50)
Целью курса является формирование у студентов углубленных представлений об основных свойствах материалов- физических (электрических, магнитных, тепловых) и механических
(упругих, пластических и прочностных), а также перспективах создания эффективных миниатюрных и сверхминиатюрвых систем, в том числе для электроники и наноэлектроники, обусловленных особыми физическими свойствами материалов, в частности наноразмерных структур.
Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
СК1 – Способен оценивать и модифицировать освоенные методы и способы профессиональной
деятельности;
СК3 - Способен к самостоятельному освоению новых методов исследования, изменению научного и научно-производственного профиля своей деятельности и непрерывному повышению
квалификации в течение всего периода профессиональной деятельности;
СК6 - Способен анализировать, верифицировать, оценивать полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую
информацию и работать в условиях неопределенности;
2
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
ПК5 – Способен использовать глубокие естественнонаучные и математические знания для постановки научно-исследовательских задач и выявления научной проблематики в электронике и
наноэлектронике;
ПК6 – Способен применять физико-математический аппарат для разработки методик и проведения теоретических и экспериментальных исследований изделий электронной техники, интерпретировать и представлять их результаты;
ПК8 – Способен ставить и решать с использованием физико-математических методов задачи
инженерного анализа для создания изделий электронной техники;
ПК13 – Способен осуществить авторское сопровождение, диагностику и контроль материалов и
изделий электронной техники на производственном и эксплуатационном этапах;
Образовательные результаты обучающегося,
формируемые в результате освоения данного курса
В результате освоения данного курса студент должен:
Знать:
- механизмы протекания электрических, магнитных, тепловых, деформационных процессов в материалах (в том числе материалах для электроники и наноэлектроники), связанных с
ними структурных изменений и фазовых превращений;
- взаимовлияние и взаимосвязь различных физических свойств твердых тел;
- методики экспериментального и теоретического исследования физических свойств материалов;
Уметь:
- анализировать экспериментальные данные;
- предсказать изменение физических свойств твердых тел под действием различных факторов (среды, обработки, температуры, химического состава и др.),
- выбирать оптимальные режимы обработки для улучшения физико-механических
свойств материалов (в том числе материалов для электроники и наноэлектроники);
Владеть:
- методами определения физических свойств и анализа структуры материалов.
Место дисциплины в структуре образовательной программы
3
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
Дисциплина «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» читается
студентам магистерской программы направления подготовки 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» преподавателями Департамента электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ. Она
относится к числу обязательных дисциплин базовой части образовательной программы базового учебного плана и предлагается студентам в первом и втором модулях первого года обучения.
Продолжительность курса составляет 228 часов (в рамках 2-х модулей), из них 45 аудиторных
часов, в том числе: 15 часов лекционных занятий и 30 часов практических занятий. Помимо
этого, 183 часа в курсе отводится под самостоятельную работу студентов. Предусмотренный
учебным планом текущий контроль по дисциплине включает домашнее задание (во втором модуле). Экзамен проводится в конце второго модуля.
Для усвоения данного курса студенты должны владеть следующими знаниями и компетенциями:
- основные законы классической физики;
- основы квантовой механики;
- основы физического материаловедения;
- формальный аппарат математического анализа;
- применять полученные знания для решения конкретных задач.
Основные положения данного курса в дальнейшем могут быть использованы в современных прикладных задачах.
I. Тематический план учебной дисциплины
Всего часов
Аудиторные часы
Самостоятельная
по
работа (час.)
Название темы дисциплине
Лекции
Практические
(час.)
занятия (час.)
Первый модуль
Лекций – 8 часов. Практических занятий – 16 часов. Самостоятельная работа – 98
часов.
Формы текущего контроля – семинары С1
1
Введение
3
1
2
№
№
1
Электрические
2
свойства
2
материалов
64
4
10
50
55
3
6
46
122
8
16
98
Магнитные
3
свойства
3
материалов
Итого в первом модуле:
4
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
4
Второй модуль
Лекций – 7 часов. Практических занятий – 14 часов. Самостоятельная работа – 85
часов.
Формы текущего контроля – семинары С2, домашнее задание Д.
Форма итогового контроля - экзамен
Тепловые
4
свойства ма49
3
6
40
териалов
Механические
5
свойства
5
материалов
57
4
8
45
106
7
14
85
15
30
183
Итого во втором
модуле:
Итого
228
(в рамках 2х модулей):
Формы контроля знаний студентов
Текущий контроль предусматривает работу на семинарах (Сn) и домашнее задание (Дn).
Здесь индекс «n» обозначает номер модуля.
Работа на семинарах (Сn) в обязательном порядке учитывается при выставлении накопленной
оценки каждого модуля. Домашнее задание, предусмотренное рабочим учебным планом, входит в накопленную оценку второго модуля.
Элементы текущего контроля:
Сn – оценка за работу на семинарах (n-номер модуля). Оценка выставляется как среднее арифметическое (с учетом правил округления до целого числа баллов) оценок за каждый семинар Сi,
проводимый согласно календарному плану в данном модуле, Cn =
/ N , где N –
количество семинаров в модуле. Оценка за каждый семинар Сi формируется по десятибалльной
шкале за работу на семинаре Са (решение задач у доски, проверочные самостоятельные работы,
самостоятельная работа студента в аудитории).
Дn – оценка за домашнее задание (n-номер модуля). Оценка выставляется по десятибалльной
шкале.
Итоговый контроль – экзамен в конце второго модуля. Оценка по экзамену (Э)выставляется
по десятибалльной шкале по итогам сдачи экзамена в устной форме с учетом правил округления до целого числа.
5
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
Порядок формирования оценок по дисциплине
Оценки складываются из:
- накопленной оценки (Н), которая формируется по десятибалльной шкале (с учетом правил
округления до целого числа баллов) как взвешенная сумма полученных оценок всех форм;
- текущего контроля, предусмотренного рабочим учебным планом данного модуля. В каждом
модуле формулы для расчета накопленной оценки определяются формами текущего контроля
данного модуля;
- оценки за экзамен (Э), которая выставляется по десятибалльной шкале по итогам сдачи экзамена в устной форме.
Результирующая оценка (Р) является взвешенной суммой накопленной оценки (Н) и оценки
закзамен (Э).
В первом модуле рабочим учебным планом экзамен не предусмотрен, поэтому результирующая
оценка в этом модуле не выставляется. Результирующая оценка выставляется во втором модуле
по формуле:
P = 0,3·H1,2 + 0,7·Э,
где Н1,2 = (Н1+H2)/2,
Н1 – накопленная оценка за первый модуль, Н2 – накопленная
оценка за второй модуль.
Итоговой оценкой по дисциплине является результирующая оценка (P) второго модуля.
Первый модуль (1-ый курс обучения)
Элементы текущего контроля первого модуля:
С1 – оценка за работу на семинарах.
Накопленная оценка Н1 формируется по десятибалльной шкале (с учетом правил округления
до целого числа баллов) и определяется только работой на семинарах:
Н1 = С1
Второй модуль (1-ый курс обучения)
Элементы текущего контроля второго модуля:
С2 – оценка за работу на семинарах;
Д2 – оценка за домашнее задание.
6
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
Накопленная оценка Н2 формируется по десятибалльной шкале как взвешенная сумма полученных оценок текущего контроля по формуле:
Н2 = (0,2·С2 + 0,8·Д2)
с учетом правил округления до целого числа баллов.
Итоговый контроль - экзамен (Э). Оценка Э выставляется по десятибалльной шкале по итогам
сдачи экзамена в устной форме.
Результирующая оценка Р формируется по десятибалльной шкале (с учетом правил округления до целого числа баллов) как взвешенная сумма накопленной оценки и оценки
за экзамен по формуле:
Р = 0,3·Н1,2 + 0,7·Э,
где Н1,2 = (Н1 +Н2 )/2.
Правила округления до целого числа баллов при выставлении оценок: оценка округляется до
большего целого, если дробная часть оценки не ниже 0,5, в противном случае – оценка округляется до меньшего целого.
Перевод итоговой зачетной оценки (Э) по дисциплине в оценку по пятибалльной шкале осуществляется в соответствии с ниже приведенной таблицей:
Таблица соответствия оценок по десятибалльной и пятибалльной системам
По десятибалльной шкале
По пятибалльной шкале
1 – неудовлетворительно
неудовлетворительно -2
2 – очень плохо
3 - плохо
4 – удовлетворительно
удовлетворительно – 3
5 – весьма удовлетворительно
6 – хорошо
хорошо - 4
7 – очень хорошо
7
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
8 – почти отлично
отлично - 5
9 – отлично
10 - блестяще
Содержание программы курса
Тема 1. Введение
Обзор курса «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов».
Роль размерных эффектов и поверхностей раздела в физических свойствах наноматериалов.
Перспективы создания эффективных миниатюрных и сверхминиатюрвых систем (в том числе
для наноэлектроники), обусловленные особыми физическими свойствами наноматериалов.
Тема 2. Электрические свойства материалов
Основные характеристики электрических свойств материалов. Основы зонной теории
твердых тел и деление веществ на металлы, полупроводники и металлы. Удельная электропроводность и удельное электросопротивление металлов, полупроводников и диэлектриков. Проводниковые и резистивные материалы, в том числе материалы для электроники и наноэлектроники.
Зависимость удельного сопротивления и удельной электропроводности материалов от
различных факторов (температуры, концентрации структурных дефектов, наклепа, отжига и
т.д.). Фононы. Температура Дебая. Рост сопротивления при низких температурах в металлах с
магнитными примесями и квантовых точках (эффект Кондо). Низкотемпературная сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы. Основные свойства сверхпроводников. Эффект Мейснера. Вихри Абрикосова. Сверхпроводники I и II рода. Эффект Джозефсона.
Зависимость
сверхпроводящих характеристик от размера кристаллов. Уменьшение критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние при переходе в диапазон нанометровых размеров.
Контактная разность потенциалов, термоэлектродвижущая сила. Пьезорезистивный эффект и его использование в изделиях электронной техники.
Взаимосвязь электрических характеристик и диаграммы состояния сплава.
Электрические свойства наноматериалов.
Тема 3. Магнитные свойства материалов
Основные характеристики магнитных свойств материалов. Классификация материалов
по магнитным свойствам. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, их характеристики.
Антиферромагнитные материалы, ферримагнетики. Ферриты. Спиновые волны.
8
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
Доменная структура ферромагнетиков. Магнитная анизотропия. Петля гистерезиса.
Остаточная магнитная индукция, коэрцитивная сила. Магнитные свойства материалов в переменных полях. Зависимость магнитных свойств от температуры. Магнитострикционный эффект. Магнитномягкие и магнитнотвердые материалы.
Ферромагнитные характеристики наноматериалов. Суперпарамагнетизм наноструктур.
Эффект гигантского магнитосопротивления в многослойных структурах из сверхтонких нанометровых ферромагнитных и диамагнитных слоев и его использование при разработке сред для
сверхтонкой записи информации и магнитных считывающих устройств. Эффект туннелирования магнитного момента в сверхмалых ферромагнитных частицах, и перспективы его использования для разработки элементной базы квантовых компьютеров.
Тема 4. Тепловые свойства материалов
Общие сведения о важнейших теплофизических параметрах твердых тел. Теплоемкость.
Теории теплоемкости – Эйнштейна и Дебая. Решеточная теплоемкость. Электронная теплоемкость. Фононы и их свойства. Теплоемкость металлов и диэлектриков. Теплоемкость сплавов.
Изменение теплоемкости при фазовых и структурных превращениях. Методы калориметрического и термического анализов. Испарение материалов в вакууме. Теплота (энтальпия) испарения. Адсорбция и десорбция. Тепловое расширение. Термодинамика теплового расширения.
Анизотропия расширения. Оценки коэффициента теплового расширения. Теплопроводность,
основные определения и зависимости. Теплопроводность металлов и сплавов. Теплопроводность диэлектриков. Методы измерения теплопроводности. Температуропроводность, коэффициент температуропроводности. Сплавы с регламентируемым температурным коэффициентом
линейного расширения. Тепловые свойства наноструктур.
Тема 5. Механические свойства материалов
5.1. Механические характеристики материалов и методы их определения. Основные механические характеристики материалов - предел пропорциональности, предел упругости, предел прочности, относительное удлинение, поперечное сужение, ударная вязкость и др. Диаграмма «напряжение – деформация». Методы определения механических характеристик материалов при статических и динамических испытаниях. Методы определения механических характеристик миниатюрных образцов. Предел текучести и влияние на него различных факторов.
5.2. Упругие и релаксационные свойства материалов. Упругость, модули упругости. Закон Гука. Тензоры напряжения и деформации. Влияние различных факторов на модули упругости. Релаксационные свойства - упругое последействие и релаксация напряжений. Внутреннее
трение - амплитуднозависимое и амплитуднонезависимое. Пик Бордони. Упругие свойства
наноматериалов.
9
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
5.3. Пластичность и прочность материалов. Текучесть. Площадка текучести и «зуб» текучести. Пластическая деформация скольжением. Линии скольжения на поверхности деформированных металлов и сплавов. Пластическая деформация двойникованием. Деформации изгиба
и кручения. Сбросообразование. Диффузия, механизмы диффузии. Диффузионная пластичность.
Идеальная и реальная прочность материалов. Влияние различных факторов на реальную
прочность материалов. Твердость, методы ее изучения. Твердость по Бринеллю, твердость по
Виккерсу, твердость по Роквеллу. Микротвердость. Твердость наноматериалов.
Жаропрочные сплавы. Ползучесть. Предел ползучести. Длительная прочность. Испытания на ползучесть и длительную прочность. Способы повышения сопротивления ползучести.
Ползучесть наноматериалов.
Влияние размера образца на прочность и пластичность материала.
5.4. Разрушение материалов. Виды разрушения материалов. Хрупкое разрушение. Феноменологические теории хрупкого разрушения - Гриффитса, Ирвина-Орована. Ударная вязкость.
Трещиностойкость. Переход от хрупкого разрушения к вязкому. Вязкое разрушение. Влияние
различных факторов на процесс разрушения. Масштабный фактор. Хладноломкость. Порог
хладноломкости.
5.5. Усталость материалов. Понятие об усталости материалов. Диаграммы усталости.
Предел усталости. Выносливость, предел выносливости. Циклическая вязкость разрушения.
Коэффициент интенсивности напряжений. Усталостное разрушение. Усталостные свойства
наноматериалов.
5.6. Изнашивание и износостойкость материалов. Виды изнашивания - абразивное, усталостное, адгезионное, тепловое, окислительное. Изнашивание вследствие пластического деформирования. Изнашивание при хрупком разрушении. Изнашивание в условиях агрессивного
воздействия жидкой среды. Испытания на износ. Микро- и нанотрибология. Особенности процесса изнашивания материалов для микро- и наносистемной техники. Способы повышения износостойкости материалов.
Примерные варианты домашнего задания
Домашнее задание № 1
1. Описать магнитные свойства материалов, предназначенных для использования в
электронике и наноэлектронике.
2. Определить дрейфовую скорость электронов проводимости в серебре, если его
удельное электросопротивление равно 1,54·10-8Ом·м, а концентрация электронов
10
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
проводимости равна 5,8·1028м-3. Напряженность электрического поля принять равной
100 В/м.
Домашнее задание № 2
1.
Описать релаксационные процессы в материалах.
2.
Найти минимальную энергию, необходимую для образования пары «электрондырка» в кристалле арсенида галлия, если его электропроводность изменяется в 10
раз при понижении температуры от 20оС до -3оС.
Домашнее задание № 3
1. Описать магнитные свойства диамагнетиков.
2. На нагревание металлического предмета массой 100 г от 20оС до 50оС затрачено 8300
Дж. Определить, из какого металла изготовлен предмет, если указанный интервал
температур выше температуры Дебая.
Домашнее задание № 4
1. Описать особенности механических свойств наноматериалов.
2. Определить среднюю длину свободного пробега электронов в кристаллическом золоте, если при температуре Т=300К коэффициент теплопроводности золота равен 296
Вт/(м·К), электронная теплоемкость равна 3·104 Дж/( м3·К), энергия Ферми для электронного газа равна 5 эВ, θD=167К.
Домашнее задание № 5
1. Описать физику теплопроводности металлов при высоких и низких температурах.
2. Определить подвижность свободных электронов в металле и их скорость дрейфа в
электрическом поле напряженности 10 В/м, если время релаксации для электронов в
металле равно 10-14 с. Электронный газ – вырожденный.
Домашнее задание № 6
1.
Описать физику электропроводности в полупроводниках.
2.
Электронный газ в металлическом калии является вырожденным, его удельная электропроводность равна 9,6·10-7Ом·м, концентрация электронов равна 1028м-3. Средняя
длина свободного пробега составляет 5·10-12 м. Вычислить напряженность внешнего
электрического поля и среднее число столкновений, в результате которыхскорость
дрейфа электронов νд→0 после выключения электрического тока.
Домашнее задание № 7
1. Описать магнитные свойства парамагнетиков.
2. Вычислить коэффициент теплопроводности, связанный со свободным электронным
газом для металлического серебра при температуре 300К, если концентрация электро11
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
нов составляет 1028м-3, а среднее время релаксации электронов при этой температуре
равно 2·10-13 с. Число Лоренца для серебра принять равным 2,31·10- 8 Вт·Ом/К2.
Домашнее задание № 8
1. Описать электрические свойства материалов, предназначенных для использования в
электронике и наноэлектронике.
2. Оценить намагниченность электронного газа металла в слабом магнитном поле
напряженностью 2·10-2 А/м, если энергия Ферми равна 5 эВ, концентрация электронов
1028м-3.
Домашнее задание № 9
1. Описать магнитные свойства ферромагнетиков.
2. Экспериментальные определения относительной концентрации вакансий в меди дали
значения 8∙10-5 при 980оС и 16∙10-5 при 1060оС. По этим данным необходимо рассчитать энергию образования и энтропию Sk вакансии в меди.
Домашнее задание № 10.
1. Описать физику теплоемкости металлов и диэлектриков.
2. Вычислите температуру, при которой атомы меди при самодиффузии совершают один
скачок в секунду. Период ГЦК- решетки меди составляет 0,36 нм, Do = 0,20 см/с,
Е=47,1 ккал/г-атом.
Домашнее задание № 11
1. Описать тепловые свойства материалов, предназначенных для использования в электронике и наноэлектронике.
2. Вычислите энергию активации диффузии атома углерода в решетке α-железа. Частоту колебаний атома углерода примите равной 1013 с-1, период ОЦК-решетки α-железа
а=0,29 нм, Do = 0,20 см/с. Длину скачка принять равной а/2.
Примерные вопросы к экзамену по дисциплине
1. Основные характеристики электрических свойств материалов.
2. Основы зонной теории твердых тел и деление веществ на металлы, полупроводники и
металлы.
3. Проводниковые и резистивные материалы, их электрические свойства.
4. Зависимость удельного сопротивления и удельной электропроводности материалов от
различных факторов. Фононы. Температура Дебая.
12
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
5. Рост сопротивления при низких температурах в металлах с магнитными примесями (эффект Кондо).
6. Низкотемпературная сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы. Вихри Абрикосова.
7. Основные свойства сверхпроводников. Эффект Мейснера. Сверхпроводники I и II рода.
8. Эффект Джозефсона.
9. Зависимость сверхпроводящих характеристик от размера кристаллов.
10. Электрические свойства тонких и наноразмерных пленок.
11. Высокотемпературные сверхпроводящие материалы (ВТСП).
12. Контактная разность потенциалов, термоэлектродвижущая сила.
13. Пьезорезистивный эффект.
14. Взаимосвязь электрических характеристик и диаграммы состояния сплава (закон Курнакова).
15. Электрические свойства полупроводников. Собственная и примесная проводимость. P-n
переход.
16. Электрические свойства материалов, предназначенных для использования в электронике
и наноэлектронике.
17. Основные характеристики магнитных свойств материалов.
18. Диа- и парамагнетизм.
19. Доменная структура ферромагнетиков. Обменные силы. Магнитная анизотропия.
19. Намагничивание и перемагничивание ферромагнетиков. Петля гистерезиса.
Магнитотомягкие и магнитотвердые материалы.
20. Магнитные свойства материалов в переменных полях. Вихревые токи. Скин-эффект.
21.Зависимость магнитных свойств материалов от температуры. Точка Кюри.
22. Антиферромагнитные материалы, ферримагнетики. Ферриты.
23. Спиновые волны.
24. Ферромагнитные характеристики наноматериалов.
25. Супермагнетизм наноструктур. Эффект гигантского магнитного сопротивления.
26. Магнитные свойства материалов, предназначенных для использования в электронике и
наноэлектронике.
27. Теплоемкость твердых тел (общие определения). Закон Дюлонга и Пти.
28. Теории теплоемкости – Эйнштейна и Дебая. Электронная теплоемкость.
29. Теплоемкость металлов и диэлектриков.
30. Теплоемкость сплавов.
13
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
31. Испарение материалов в вакууме. Теплота (энтальпия) испарения.
32. Адсорбция и десорбция.
33. Теплопроводность, основные определения и зависимости. Закон Фурье.
34. Теплопроводность металлов и сплавов. Теплопроводность диэлектриков. Закон Видемана-Франца.
35. Тепловое расширение твердых тел. Закон Грюнайзена.
36. Температуропроводность, коэффициент температуропроводности.
37. Тепловые свойства наноструктур.
38. Основные механические характеристики материалов. Диаграмма «напряжение – деформация». Зуб текучести.
39. Упругость, модули упругости. Закон Гука. Влияние различных факторов на модули
упругости.
40. Релаксационные свойства - упругое последействие и релаксация напряжений.
41. Внутреннее трение - амплитуднозависимое и амплитуднонезависимое. Метод измерения
внутреннего трения. Теория Гранато-Люкке.
42. Эффект Баушингера.
43. Пластическая деформация скольжением и двойникованием. Закон Шмида-Боаса.
44. Влияние размера образца на прочность и пластичность материалов. Масштабный фактор.
45. Сверхпластичность материалов.
46. Механические свойства наноматериалов.
47. Разрушение – хрупкое и вязкое. Вязко-хрупкий переход. Ударная вязкость. Хладноломкость.
48. Влияние различных факторов на переход от вязкого разрушения к хрупкому.
49. Эффекты Иоффе и Ребиндера.
50. Ползучесть, виды ползучести. Предел ползучести. Длительная прочность.
51. Усталость материалов. Диаграммы усталости. Выносливость, предел выносливости.
Усталостная долговечность. Виды усталости и влияние различных факторов на усталостное разрушение.
Учебно- методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература
1. Бондаренко Г.Г., Кабанова Т.А., Рыбалко В.В. Основы материаловедения: учебник для
студентов вузов (под ред. Г.Г. Бондаренко). М., БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014, 760 с.
14
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Физические свойства объемных и наноструктурированных материалов» для направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовки магистра
2.Березин А.В., Кочкарева В.В., Костюкова Е.П. и др. Физико-механические свойства
кристаллических структур. Учебное пособие. М., МГИУ, 2007, 310с.
3. Гуртов В.А. Физика твердого тела для инженеров: Учебное пособие. М., Техносфера,
2007, 520 с.
Дополнительная литература
1. Поздняков В.А. Физическое материаловедение наноструктурных материалов. Учебное
пособие. М., МГИУ, 2007, 424с.
2. Домбровский Ю.М. Физические свойства металлов и сплавов: Учебное пособие. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004, 246 с.
3. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела: Учебник. Нижний Новгород: изд-во
Нижегородского ун-та, 1993, 491с.
4. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов: Учебник. М., Металлургия, 1980, 320с.
5. Паршин А.М., Тихонов А.Н., Бондаренко Г.Г. и др. Хрестоматия и специальные вопросы металловедения. СПб, изд-во СПбГТУ, 1998, 304 с.
6. Готтштайн Г. Физико-химические основы материаловедения («Лучший зарубежный
учебник», пер. с англ.). М., Бином. Лаборатория знаний, 2009,400с.
7. Андреев В.М., Бронгулеева М.Н., Дацко С.Н., Яманова Л.В. Материалы микроэлектронной техники: Учебное пособие. М., Радио и связь, 1989, 352с.
8. Материалы микро- и наноэлектроники. Учебное пособие / Гайдук П.И., Комаров Ф.Ф.,
Людчик О.Р., Леонтьев А.В. Минск, БГУ, 2008, 159с.
9. Рыжонков Д.И., Лёвина В.В., Дзидзигури Э.Л. Наноматериалы. Учебное пособие. М.,
Бином. Лаборатория знаний, 2008, 365 с.
10. Андриевский Р.А. Основы наноструктурного материаловедения. Возможности и проблемы. М., Бином. Лаборатория знаний, 2012, 252с.
Автор программы
______________________________
15
Г.Г.Бондаренко