Рабочая учебная программа дисциплины Физическая химия твердого тела Направление подготовки icon

Рабочая учебная программа дисциплины Физическая химия твердого тела Направление подготовки


Смотрите также:
Рабочая программа дисциплины (модуля) «Уравнения математической физики»...
Рабочая программа дисциплины (модуля) «Линейная алгебра и аналитическая геометрия»...
Рабочая учебная программа дисциплины Физика твердого тела Направление подготовки...
Рабочая учебная программа дисциплины Физическая химия Направление подготовки...
Рабочая учебная программа дисциплины Физическая и коллоидная химия Направление подготовки...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа дисциплины «физическая химия»...
Программа работы VI международной научной конференции «химия твердого тела и современные микро-...
Учебная программа Дисциплины р6 «Сканирующая зондовая микроскопия» по направлению 011800...
Рабочая учебная программа по дисциплине: Физическая химия и коллоидная химия Для направлений и...
Рабочая программа дисциплина «физическая химия» Специальность...
Учебная программа Дисциплины 06 «Введение в спектроскопию твердого тела» по направлению 011800...



Загрузка...
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный химико-технологический университет»

Факультет неорганической химии и технологии

Кафедра технологии приборов и материалов электронной техники

Утверждаю: проректор по УР

_______________ В.В. Рыбкин

« » 20 г.

Рабочая учебная программа дисциплины

Физическая химия твердого тела

Направление подготовки ^ 240100 Химическая технология


Профиль подготовки Химическая технология материалов и изделий электроники и наноэлектроники


Квалификация (степень) Бакалавр


Форма обучения очная

Иваново, 2010

  1. ^ Цели освоения дисциплины


Целями освоения дисциплины являются изучение особенностей строения твердых поли- и монокристаллических веществ и их основных физических свойств, определяемых их структурой, а также особенностей реакционной способности твердых тел. Это одна из основных теоретических дисциплин профиля, ибо без знания химического строения и особенностей физических свойств твердых материалов, на которых базируется вся современная электронная промышленность невозможны сознательные и эффективные подходы к разработке и организации технологических процессов изготовления данных материалов и изделий на их основе.


  1. ^ Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата


Дисциплина относится к базовым дисциплинам профиля, базируется на результатах изучения дисциплин естественно-научного цикла, в том числе математики (разделы: алгебра, аналитическая геометрия, вероятность и статистика, дифференциальные уравнения, тензорный анализ), физики (разделы: основы механики, квантовая физика, статистическая физика, оптика, электричество и магнетизм), химических дисциплин (разделы: неорганическая химия, термодинамика, химическая кинетика), информатики. Для успешного усвоения дисциплины студент должен

знать:

- основные понятия и методы математического анализа, линейной алгебры, дискретной математики, теории дифференциальных уравнений и элементов теории уравнений математической физики, теории вероятностей и математической статистики, математических методов решения профессиональных задач;

- типовые численные методы решения математических задач и алгоритмы их реализации, один из языков программирования высокого уровня;

- законы Ньютона и законы сохранения, принципы специальной теории относительности Эйнштейна, элементы общей теории относительности, элементы механики жидкостей, законы термодинамики, статистические распределения, законы электростатики, природу магнитного поля и поведение веществ в магнитном поле, законы электромагнитной индукции, волновые процессы, геометрическую и волновую оптику, основы квантовой механики, строение многоэлектронных атомов, квантовую статистику электронов металлах и полупроводниках, строение ядра, классификацию элементарных частиц;

- электронное строение атомов и молекул, основы теории химической связи в соединениях разных типов, основные закономерности протекания химических процессов и характеристики равновесного состояния, химические свойства элементов различных групп Периодической системы и их важнейших соединений;

уметь:

- проводить анализ функций, решать основные задачи теории вероятности и математической статистики, решать уравнения и системы дифференциальных уравнений применительно к реальным процессам, применять математические методы при решении типовых профессиональных задач;

- использовать языки и системы программирования для решения профессиональных задач, работать с программными средствами общего назначения;

- решать типовые задачи связанные с основными разделами физики, использовать физические законы при анализе и решении проблем профессиональной деятельности;

- использовать основные химические законы, термодинамические справочные данные и количественные соотношения неорганической химии для решения профессиональных задач;

владеть:

- методами построения математической модели типовых профессиональных задач и
содержательной интерпретации полученных результатов;

- методами поиска и обмена информацией в глобальных и локальных компьютерных сетях, техническими и программными средствами защиты информации при работе с компьютерными системами;

- методами проведения физических измерений, методами корректной оценки погрешностей при проведении физического эксперимента

- теоретическими методами описания свойств простых и сложных веществ на основе электронного строения их атомов и положения в Периодической системе химических элементов, экспериментальными методами определения физико-химических неорганических

соединений;

Освоение данной дисциплины как предшествующей необходимо при изучении следующих дисциплин:

    • Процессы микро и нанотехнологий;

    • Технология материалов электронной техники;

    • Технология тонких пленок и покрытий;

    • Технология и оборудование производства материалов и изделий электронной техники;

  1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины


- способен использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы (ПК-2);

- способен использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире (ПК-3 );

- способен планировать и проводить физические и химические эксперименты, проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, математически моделировать физические и химические процессы и явления, выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения (ПК-21);

- способен использовать знание свойств химических элементов, соединений и материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности (ПК-23);

- способен использовать знания основных физических теорий для решения возникающих физических задач, самостоятельного приобретения физических знаний, для понимания принципов работы приборов и устройств, в том числе выходящих за пределы компетентности конкретного направления (ПК-24);

^ В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать: особенности строения и структуры твердых кристаллических тел, методы ее исследования и описания и следствия, вытекающих из симметрии; основные взаимосвязи между симметрией и строением кристаллов и физическими свойствами, которые ими обусловлены; механизмы дефектообразования в твердых кристаллических телах и закономерности влияния дефектов на электрофизические свойства твердых кристаллических тел; закономерности явлений переноса вещества (в том числе законы Фика) и зарядов в твердых кристаллических телах; механизмы и закономерности протекания твердофазных реакций в системах газ-твердое тело, жидкость-твердое тело, особенности топохимических реакций; современные методы исследования строения и химического состава твердых тел, в том числе методы рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, рентгеноструктурного анализа, вторичной ионной масс-спектроскопии;

уметь: использовать основные закономерности, описывающие аспекты физических свойств твердых тел с целью трактовки разнообразных явлений, характеризующих проявление этих свойств в конкретных ситуациях; решать типовые задачи связанные с основными разделами физической химии твердого тела, использовать физические законы при анализе и решении проблем профессиональной деятельности; использовать основные химические законы, термодинамические справочные данные и количественные соотношения неорганической химии для решения профессиональных задач;

владеть: способами расчетов и оценок электрофизических параметров твердых тел; методами расчетов термодинамического равновесия дефектов в кристаллах; приемами работы с литературой, в том числе с публикациями в периодической отечественнои и зарубежной литературе, содержащей необходимые сведения для анализа тех или иных явлений в твердых кристаллических телах.

  1. ^ Структура дисциплины Физические основы электронной техники


Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц, 252 часа.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

5

6

7

8

^ Аудиторные занятия (всего)

120




120







В том числе:
















Лекции

45




45







Практические занятия (ПЗ)

-




-







Семинары (С)

-




-







Лабораторные работы (ЛР)

75




75







^ Самостоятельная работа (всего)

132




132







В том числе:
















Курсовой проект (работа)

-




-







Расчетно-графические работы

20




20







Реферат

15




15







Оформление отчетов по лабораторным работам

26




26







подготовка к текущим занятиям, коллоквиумам

41




41







Подготовка к экзамену

30




30







Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)







з,э







Общая трудоемкость час

зач. ед.

252




252







7




7










  1. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

5.1.1. Модуль 1. Структура и симметрия твердых тел.

Строение кристаллических твердых тел; методы представления и описания кристаллических структур; группы симметрии; точечные группы; простые формы; элементы симметрии кристаллических решеток; Элементы симметрии (точечная, трансляционная). Кристаллические классы. Сингонии и решетки Бравэ. Кристаллографические обозначения.

^ 5.1.2. Модуль 2. Кристаллохимические аспекты строения кристаллов.

Эффективный радиус, координационные числа, число атомов в ячейке. Поляризация ионов. Типы связи в кристаллических структурах. Политипия, изоморфизм. Полиморфизм, фазовые переходы I и II рода. Единый подход к кристаллам разных типов связи. Образование металлов, полупроводников, диэлектриков в схеме зонной теории. Примесные полупроводники.

^ 5.1.3. Модуль 3. Реальные кристаллы как твердые тела с дефектами.

Современные представления о природе твердого кристаллического тела. Классификация дефектов в кристалле. Тепловой беспорядок в кристалле: тепловые дефекты. Беспорядок в кристалле, обусловленный нарушениями стехиометрии: дефекты нестехиометрии. Беспорядок в кристалле, обусловленный посторонними примесями. Взаимодействие дефектов в кристалле: возникновение ассоциатов.

^ 5.1.4. Модуль 4. Явления переноса. Твердофазные реакции.

Явления разупорядочения и перемещения частиц в кристалле. Хаотическая самодиффузия. Направленная диффузия. Диффузия, обусловленная концентрационным градиентом. Математическое описание перемещения дефектов в кристалле с помощью уравнений Фика. Гетеродиффузия. Диффузия вакансий и реальных частиц, обусловленная тепловым градиентом. Электропроводность. Электрохимический перенос. Формальная кинетика твердофазных реакций.

^ 5.1.5. Модуль 5. Физические свойства кристаллов, обусловленные их структурой.

Симметрия внешних воздействий и физических свойств. Скалярные физические свойства: плотность, теплоемкость, температуры фазовых переходов. Векторные физические свойства: пироэлектрический эффект. Физические свойства, характеризуемые тензорными величинами 2-го ранга: диэлектрические и магнитные свойства, теплопроводность. Физические свойства, характеризуемые тензорными величинами 3-го ранга: пьезоэлектрический эффект. Физические свойства, характеризуемые тензорными величинами 4-го ранга: упругие свойства. Оптические свойства кристаллов.

^ 5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспечиваемых

(последующих) дисциплин

№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

1.

Процессы микро и нанотехнологий;

+







2.

Технология материалов электронной техники

+

+

+

3.

Технология тонких пленок и покрытий

+







4.

Технология и оборудование производства материалов и изделий электронной техники

+









5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семин

СРС

Все-го

час.

1.

Вакуумная и плазменная электроника

19

6

19

-

52

96

2.

Твердотельная электроника и микроэлектроника

19

6

19

-

52

96

3.

Оптическая и квантовая электроника

19

7

19

-

51

96




  1. ^ Лабораторный практикум


Модуль 1. Лабораторные занятия. 15 часов

- компьютерное моделирование простых форм кристаллов;

- определение параметров кристаллической структуры твердых тел рентгеновским методом;

- исследование топографии поверхности твердых тел методом атомно-силовой микроскопии в контактном режиме;

- определение кристаллографического строения и структурных дефектов полупроводников;

- тестовый контроль знаний студентов по изученному модулю с применением ЭВМ.

Модуль 2. Лабораторные занятия. 15 часов

- определение собственного дипольного момента полярной молекулы;

- исследование упругих видов поляризации в твердых диэлектриках;

- диэлектрические потери в материалах с тепловыми видами поляризации;

- исcледование фазового перехода серое олово-белое олово;

- исследование фазового перехода металл-диэлектрик в диоксиде ванадия;

- определение ширины запрещенной зоны полупроводников по температурной зависимости электропроводности;

- тестовый контроль знаний студентов по изученному модулю с применением ЭВМ.

Модуль 3. Лабораторные занятия. 15 часов.

- метод избирательного травления для выявления дислокаций в кристаллах;

- зависимость микротвердости кристаллов от ориентации и плотности дислокаций;

- изучение дефектов кристаллического строения в пленках кремния, полученных методом эпитаксии;

- тестовый контроль знаний студентов по изученному модулю с применением ЭВМ.

Модуль 4. Лабораторные занятия. 15 часов.

- определение времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках;

- исследование температурной зависимости электропроводности ионных кристаллов.

- определение коэффициента диффузии атомов углерода в решетке α-Fe;

- изучение эффекта Холла в полупроводниках;

- тестовый контроль знаний студентов по изученному модулю с применением ЭВМ.

Модуль 5. Лабораторные занятия. 15 часов.

- определение электросопростивления металлов и сплавов;

- измерение диэлектрической проницаемости и угла диэлектрических потерь в твердых диэлектриках;

- определение оптических постоянных тонких слабопоглощающих слоев;

- исследование спектральной зависимости фоточувствительных полупроводников;

- определение температуры Кюри тонких ферромагнитных сплавов;

- кривая намагничивания ферро- и ферримагнетиков;

- тестовый контроль знаний студентов по изученному модулю с применением ЭВМ.

Примечание: выполняется одна работа в каждом модуле из приведенного выше списка.

  1. ^ Практические занятия (семинары)

В рамках дисциплины не предусмотрено отдельных часов для проведения практических занятий, однако в целях качественной подготовки студентов к ведению профессиональной деятельности необходимо произвести разбор типовых профессиональных задач, что реализуется в рамках лабораторных занятий.

Тематики задач для разбора и самостоятельного решения студентами:

1. Геометрия кристаллической решетки;

2. Кристаллографические проекции;

3. Точечная симметрия кристаллов;

4. Пространственная симметрия кристаллов;

5. Дефекты в кристаллах: собственный беспорядок, беспорядок, вызванный нарушениями стехиометрии, посторонними примесями в элементарных и бинарных кристаллах;

6. Явления переноса в кристаллах с дефектами: диффузия, электрическая профодимость и электорхимический перенос;

7. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и рентгеноструктурный анализ.

  1. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Курсовые проекты или работы данной дисциплине не планируются

  1. ^ Образовательные технологии и методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Чтение лекций по данной дисциплине проводится с использованием мультимедийных презентаций. Слайд-конспект курса лекций включает более 400 слайдов. Презентация позволяет преподавателю четко структурировать материал лекции, экономить время, затрачиваемое на рисование на доске схем, написание формул и других сложных объектов, что дает возможность увеличить объем излагаемого материала. Кроме того, презентация позволяет очень хорошо иллюстрировать лекцию не только схемами и рисунками которые есть в учебном пособии, но и полноцветными фотографиями, рисунками, портретами ученых и т.д. Электронная презентация позволяет отобразить физические и химические процессы в динамике, что позволяет улучшить восприятие материала. Студентам предоставляется возможность копирования презентаций для самоподготовки и подготовки к экзамену.

Поскольку лекции читаются для одной группы студентов (20 – 25 чел.) непосредственно в аудитории контролируется усвоение материала основной массой студентов путем тестирования по отдельным модулям дисциплины.

При работе в малоконтингентной группе, сформированной из достаточно успешных студентов, целесообразно использовать диалоговую форму ведения лекций с использованием элементов практических занятий, постановкой и решением проблемных задач и т.д. В рамках лекционных занятий можно заслушать и обсудить подготовленные студентами рефераты.

^ При проведении лабораторного практикума необходимо создать условия для максимально самостоятельного выполнения лабораторных работ. Поэтому при проведении лабораторного занятия преподавателю рекомендуется:

Провести экспресс-опрос (устно или в тестовой форме) по теоретическому материалу, необходимому для выполнения работы (с оценкой).

Проверить планы выполнения лабораторных работ, подготовленный студентом дома (с оценкой).

Оценить работу студента в лаборатории и полученные им данные (оценка).

Проверить и выставить оценку за отчет.

Любая лабораторная работа должна включать глубокую самостоятельную проработку теоретического материала, изучение методик проведения и планирование эксперимента, освоение измерительных средств, обработку и интерпретацию экспериментальных данных. При этом часть работ может не носить обязательный характер, а выполняться в рамках самостоятельной работы по курсу. В ряд работ целесообразно включить разделы с дополнительными элементами научных исследований, которые потребуют углубленной самостоятельной проработки теоретического материала.

^ При проведении практических занятий преподавателю рекомендуется не менее 1 часа из двух (50% времени) отводить на самостоятельное решение задач. Практические занятия целесообразно строить следующим образом:

Вводная преподавателя (цели занятия, основные вопросы, которые должны быть рассмотрены).

Беглый опрос.

Решение 1-2 типовых задач у доски.

Самостоятельное решение задач.

Разбор типовых ошибок при решении (в конце текущего занятия или в начале следующего).

Для проведения занятий необходимо иметь большой банк заданий и задач для самостоятельного решения, причем эти задания могут быть дифференцированы по степени сложности. В зависимости от дисциплины или от ее раздела можно использовать два пути:

Давать определенное количество задач для самостоятельного решения, равных по трудности, а оценку ставить за количество решенных за определенное время задач.

Выдавать задания с задачами разной трудности и оценку ставить за трудность решенной задачи.

По результатам самостоятельного решения задач следует выставлять по каждому занятию оценку. Оценка предварительной подготовки студента к практическому занятию может быть сделана путем экспресс-тестирования (тестовые задания закрытой формы) в течение 5, максимум - 10 минут. Таким образом, при интенсивной работе можно на каждом занятии каждому студенту поставить по крайней мере две оценки.

По материалам модуля или раздела целесообразно выдавать студенту домашнее задание и на последнем практическом занятии по разделу или модулю подвести итоги его изучения (например, провести контрольную работу в целом по модулю), обсудить оценки каждого студента, выдать дополнительные задания тем студентам, которые хотят повысить оценку за текущую работу.

^ При организации внеаудиторной самостоятельной работы по дисциплине преподавателю рекомендуется использовать следующие ее формы:

  • подготовка и написание рефератов, докладов, очерков и других письменных работ на заданные темы.

  • выполнение домашних заданий разнообразного характера. Это - решение задач; подбор и изучение литературных источников; подбор иллюстративного и описательного материала по отдельным разделам курса в сети Интернет.

  • выполнение индивидуальных заданий, направленных на развитие у студентов самостоятельности и инициативы. Индивидуальное задание может получать как каждый студент, так и часть студентов группы;

  1. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов


Всего по текущей работе студент может набрать 50 баллов, в том числе:

- лабораторные работы - 20 балла;

- решение задач в рамках лабораторного практикума – 7 баллов;

- контрольные (тестовые) работы по каждому модулю – всего 21 балл;

- домашнее задание или реферат –2 балла.

Зачет проставляется автоматически, если студент набрал по текущей работе не менее 26 баллов. Минимальное количество баллов по каждому из видов текущей работы составляет половину от максимального.

^ Для самостоятельной работы и решения задач в рамках лабораторного практикума используются задания и задачи, приведенные в перечисленных ниже учебных пособиях:

1. В.В.Рыбкин, В.А.Титов, С.А. Смирнов. Физика твердого тела. Учебное пособие. Иваново, изд. ИГХТУ, 2010, 100 с.

2. В.Н. Зубковская. кристаллы с дефектами. Сборник примеров и задач по физической химии твердого тела.Москва, изд. РХТУ им. Менделеева, 2006, 336 с.

3. Е.В. Чупрунов, А.Ф. Хохлов (под ред.). Задачи по кристаллографии. Учебное издание. Москва, Физматлит, 2003, 208 с.


^ Комплект контрольно-измерительных материалов для текущего, промежуточного и итогового контроля

Контроль знаний студентов на всех этапах осуществляется путем компьютерного тестирования. Комплект тестовых заданий по дисциплине состоит из 150 заданий – в основном закрытого типа. Выдаваемый каждому студенту индивидуальный тест включает 20-30 заданий по каждому модулю и генерируется с помощью специальной программы. Время проведения тестирования рассчитывается исходя из одной минуты на одно задание. Примеры контрольных тестов по каждому модулю приведен ниже.


^ Варианты тестовых заданий для контроля учебных достижений студентов

Согласно принципу симметрии Кюри:

  1. Элементы симметрии причин должны проявляться в вызванных ими следствиях

  2. Элементы симметрии причин не могут проявляться в вызванных ими следствиях

  3. Вызванные явления не могут обладать более высокой симметрией, чем вызвавшие их причины

  4. Нет правильного ответа

Какое правило формулируется: “В результате наложения воздействий и явлений друг на друга их дисимметрии складываются, и в результате остаются лишь общие элементы симметрии”

  1. Принцип симметрии Кюри

  2. Принцип Неймана

  3. Принцип Шубникова

  4. Принцип суперпозиции Кюри

Преобразования антисимметрии вводятся для объектов…

  1. Имеющих свойство, которое может менять знак

  2. Имеющих свойство, которое не имеет знака

  3. Нет правильного ответа

Температурная зависимость теплоемкости кристаллов в широком диапазоне температур удовлетворительно описывается

  1. Уравнением Дебая

  2. Уравнением Дюлонга-Пти

  3. Уравнением кубов Дебая

  4. Нет правильного ответа

К векторным физическим свойствам относится

  1. Пьезоэлектрический эффект

  2. Пироэлектрический эффект

  3. Электрооптический эффект

Все свойства кристаллов, описываемые тензорами второго ранга, являются центросимметричными (aij=aji), за исключением

  1. Пьезоэлектричества

  2. Термоэлектричества

  3. Сегнетоэлектричества

Анизотропия физического свойства кристалла требует для своего определения тем большего числа независимых переменных, чем…

  1. Выше симметрия кристалла

  2. Ниже симметрия кристалла

  3. Выше показатель преломления кристалла

Магнитные свойства вещества описываются с помощью

  1. скаляра

  2. вектора

  3. тензора второго ранга

  4. тензора третьего ранга

  5. тензора четвертого ранга

В отсутствие внешнего магнитного поля собственного магнитного момента не имеют

  1. Парамагнетики

  2. Диамагнетики

  3. Ферромагнетики

  4. Ферримагнетики

Наличие областей самопроизвольной намагниченности (доменов) объясняет

  1. Высокие значения магнитной восприимчивости ферромагнетиков

  2. Высокие значения магнитной восприимчивости диамагнетиков

  3. Высокие значения магнитной восприимчивости парамагнетиков

При температурах выше Тк (точки Кюри)

  1. Ферромагнитные свойства исчезают и кристалл становится парамагнетиком

  2. Парамагнитные свойства исчезают и кристалл становится диамагнетиком

  3. Диамагнитные свойства исчезают и кристалл становится ферромагнетиком

Пьезоэлектрический эффект может возникнуть только в кристаллах

  1. Обладающих центром симметрии и имеющих полярные направления

  2. Лишенных центра симметрии, но имеющих полярные направления

  3. Лишенных центра симметрии и полярных направлений

  4. Обладающих центром симметрии, но не имеющих полярных направлений

Упругие постоянные кристалла в общем случае представляют собой

  1. Скалярные величины

  2. Векторные величины

  3. Тензор второго ранга

  4. Тензор третьего ранга

  5. Тензор четвертого ранга

Луч света, падающий на кристалл, испытывает двойное преломление и поляризуется в

  1. Кристаллах высшей и средней категорий симметрии

  2. Кристаллах высшей и низшей категорий симметрии

  3. Кристаллах средней и низшей категорий симметрии

  4. Кристаллах всех категорий симметрии

Показатели преломления и скорости волн и лучей в кристалле - величины

  1. тензорные

  2. не тензорные

Вклад квадратичного электрооптического эффекта по сравнению с линейным незначителен в кристаллах

  1. Пьезоэлектриков

  2. Сегнетоэлектриков

Укажите верное определение для деффектов по Шоттки и по Френкелю:

  1. деффект по Шоттки это междоузельный атом, а деффект по Френкелю это вакантное место в узле кристаллической решетки

  2. деффект по Шоттки это междоузельный атом, а деффект по Френкелю это пара из вакантного места в узле кристаллической решетки и междоузельного атома

  3. деффект по Шоттки это вакантное место в узле кристаллической решетки, а деффект по Френкелю это пара из вакантного места в узле кристаллической решетки и междоузельного атома

  4. деффект по Шоттки это вакантное место в узле кристаллической решетки, а деффект по Френкелю это междоузельный атом

Концентрация тепловых точечных дефектов с ростом температуры

  1. экспоненциально уменьшается

  2. возрастает пропорционально температуре в степени 3/2

  3. экспоненциально возрастает

  4. уменьшается пропорционально температуре в степени -3/2

Подход к реакциям дефектов, как и к обычным химическим реакциям

  1. используется в методе статистической термодинамики

  2. используется в методе квазихимических анологий

Растворами внедрения называются растворы, в которых

  1. атомы примеси занимают регулярные узлы кристаллической решетки

  2. атомы примеси занимают междоузлия

  3. атомы примеси располагаются как в узлах кристаллической решетки, так и интерстециально

При нарушении какого из условий, благоприятствующих образованию твердых растворов замещения, могут возникнуть принципиальные изменения электрофизических свойств кристалла?

  1. условие близости атомных (ионных) радиусов частиц примеси и частиц растворителя

  2. условие одинаковости решеток, в которых кристаллизуются растворитель и растворяющаяся примесь

  3. условие близости химической природы растворителя и растворенного вещества

Если валентность атома замещающей примеси не отличается от валентности атома основного вещества, говорят о

  1. изовалентном замещении

  2. гетеровалентном замещении

  3. иновалентном замещении

Ассоциат это

  1. точечные дефекты, расположенные в кристалле по определенному закону и образующие новую (собственную) подрешетку

  2. точечные дефекты более крупных размеров, представляющие комплексы, состоящие из нескольких взаимосвязанных частиц (квазичастиц)

Процесс случайного смещения частиц в любом направлении под действием случайных тепловых флуктуаций при тепловом воздействии на кристалл называется

  1. хаотической самодиффузией

  2. направленной диффузией

  3. электрохимическим переносом

Укажите механизмы объемной диффузии в твердом теле

  1. примесный механизм

  2. механизм вытеснения

  3. вакансионный механизм

  4. туннельный механизм

  5. междоузельный механизм

Коэффициент хаотической самодиффузии

  1. не зависит от механизма диффузии

  2. различен при различных механизмах диффузии

Укажите математическое выражение первого закона Фика для случая одномерной диффузии (D-коэффициент направленной диффузии, с-концентрация, j-поток)









В случае, если градиент концентрации меняется во времени, для описания процесса диффузии необходимо использовать

  1. I закон Фика

  2. II закон Фика

  3. III закон Фика

  4. закон Нернста-Эйнштейна

Укажите, чем определяется способность вещества переносить электрические заряды

  1. подвижностью носителей заряда

  2. концентрацией носителей заряда

  3. напряженностью внешнего электрического поля

  4. геометрией образца

Наличие индукционного периода является характерной особенностью

  1. начальной стадии твердофазной реакции

  2. основной стадии твердофазной реакции

  3. заключительной стадии твердофазной реакции

Зависимость толщины слоя продукта реакции от времени изменяет свой характер с линейного на параболический при:

  1. переходе реакции с начальной фазы на основную

  2. переходе основной стадии в заключительную

  3. переходе реакции на одной из стадий с индукционного периода на период эффективного взаимодействия

Кристаллическая структура характеризуется

  1. Ближним порядком расположения частиц

  2. Дальним порядком расположения частиц

  3. Нет правильного ответа

Количество возможных кристаллических классов

  1. равно 23

  2. равно 32

  3. бесконечно

  4. нет правильного ответа

Количество сингоний равно

  1. 6

  2. 7

  3. 8

  4. 9

  5. нет правильного ответа

Количество решеток Бравэ равно

  1. 13

  2. 14

  3. 15

  4. 16

  5. нет правильного ответа

Для определения положения частиц в кристаллической решетке пользуются:

  1. декартовой системой координат

  2. кристаллографической системой координат

  3. полярной системой координат

  4. нет правильного ответа

За осевые единицы длины принимают:

  1. длины ребер параллелепипида Браве в направлении координатных осей

  2. отрезки произвольной длины, выбранные на осях в кристаллографической системы координат

  3. половину длины ребер параллелепипеда Браве в направлении координатных осей

  4. нет правильного ответа

Эффективный радиус иона

  1. зависит только от атомного номера элемента, и не зависит от степени его ионизации

  2. зависит только от степени его ионизации и не зависит от атомного номера элемента

  3. зависит от атомного номера элемента и степени его ионизации

  4. не зависит от атомного номера элемента и степени его ионизации

Число частиц, необходимых для построения элементарной ячейки, называют

  1. координационным числом

  2. числом структурных единиц

  3. стехиометрическим показателем

  4. постоянной решетки

С увеличением радиуса иона его поляризуемость:

  1. увеличивается

  2. уменьшается

  3. не изменяется

Ван-дер Ваальсова связь характерна для

  1. ионных кристаллов

  2. атомных кристаллов

  3. молекулярных кристаллов

Электропроводность ионных кристаллов с ростом температуы

  1. падает

  2. растет

  3. не зависит от температуры

Ионные кристаллы в большинстве своем

  1. хорошие проводники

  2. диэлектрики

  3. полупроводники

Свойство химически и геометрически близких атомов, ионов и их сочетаний замещать друг друга в кристаллической решетке называется

  1. политипией

  2. полиморфизмом

  3. изоморфизмом

  4. аллотропизмом

Выделение или поглощение теплоты и скачкообразное изменение внутренней энергии и энтропии происходит при

  1. фазовом переходе первого рода

  2. фазовом переходе второго рода

Переходы, при которых нет скачкообразного изменения внутренней энергии, называются

  1. фазовым переходом первого рода

  2. фазовым переходом второго рода

Твердое вещество, в которой либо не все квантовые состояния валентной зоны заняты электронами, либо последняя перекрывается с зоной проводимости, называется:

  1. металлом

  2. полупроводником

  3. диэлектриком

Фаза, в которой все квантовые состояния валентной зоны заняты и ширина запрещенной зоны ΔЕ>3,2 эВ

  1. металлом

  2. полупроводником

  3. диэлектриком

Фаза, в которой все квантовые состояния валентной зоны заняты и ширина запрещенной зоны при 298 ºС 0,08<ΔЕ<3,2эВ

  1. металлом

  2. полупроводником

  3. диэлектриком

Энергетические уровни, образованные примесью As в Si, располагаются

  1. у дна зоны проводимости

  2. в середине запрещенной зоны

  3. у потолка валентной зоны

Энергетические уровни, образованные примесью Ga в Si, располагаются

  1. у дна зоны проводимости

  2. в середине запрещенной зоны

  3. у потолка валентной зоны


Итоговый экзамен по дисциплине проводится в две ступени:

- тестовый экзамен (32 закрытых задания, каждое задание оценивается в 1 балл), на котором студент должен набрать не менее 26 баллов – оценка «удовлетворительно»;

- письменный экзамен, который проводится по вопросам, приводимым ниже. Экзаменационный билет включает два вопроса из приводимого ниже перечня. Ответ на каждый вопрос оценивается из 9 баллов. Студент на письменном экзамене может набрать до 18 баллов.

Результат экзамена (максимум 50 баллов) определяется как сумма тестовой и письменной частей.

^ Экзаменационные вопросы по дисциплине физическая химия твердого тела

  1. Элементы точечной симметрии кристаллов.

  2. Элементы симметрии внутреннего строения кристаллов. Простые и сложные решетки.

  3. Обозначение плоскостей и направлений в кристаллах.

  4. Характеристики структурных элементов кристалла.

  5. Типы связей в кристаллических структурах.

  6. Политипия и изоморфизм.

  7. Полиморфизм. Фазовые переходы.

  8. Единый подход к кристаллам разных типов связи.

  9. Образование металлов и диэлектриков в схеме зонной теории.

  10. Образование полупроводников в схеме зонной теории. Примесные полупроводники.

  11. Основные понятия и определения тензорного анализа.

  12. Основные принципы симметрии в кристаллофизике (принцип Неймана, принцип Кюри).

  13. Предельные группы симметрии (группы Кюри).

  14. Антисимметрия.

  15. Скалярные физические свойства.

  16. Теплоемкость кристалла. Зависимость теплоемкости от температуры.

  17. Пироэлектрический эффект ка векторное физическое свойство кристалла.

  18. Диэлектрические свойства как свойства, описываемые тензором второго ранга.

  19. Магнитные свойства кристаллов. Физическая природа диамагнетизма и парамагнетизма.

  20. Магнитные свойства кристаллов. Ферромагнетики, ферримагнетики и антиферромагнетики.

  21. Механические напряжения в кристаллах.

  22. Механическая деформация кристаллов.

  23. Тепловое расширение кристаллов.

  24. Пьезоэлектрический эффект как тензорное свойство кристалла.

  25. Упругие свойства кристаллов.

  26. Двойное лучепреломление и поляризация света в кристаллах

  27. Оптическая индикатрисса.

  28. Оптические свойства кристаллов и их применение.

  29. Электрооптический и пьезооптический эффекты.

  30. Общая классификация дефектов.

  31. Дефекты по Шоттки. Температурная зависимость концентрации дефектов.

  32. Дефекты по Френкелю. Температурная зависимость концентрации дефектов.

  33. Беспорядок в кристалле, обусловленный нарушениями стехиометрии. Температурная зависимость концентрации дефектов нестехиометрии.

  34. Беспорядок в кристалле, обусловленный посторонними примесями. Неизбежность присутствия примесей в кристалле.

  35. Метод квазихимической аналогии.

  36. Общие закономерности дефектообразования в элементарном кристаллае, содержащих одну примесь.

  37. Примеси в бинарных кристаллах.

  38. Взаимодействие дефектов в кристалле. Ассоциаты.

  39. Факторы, обуславливающие явления переноса. Хаотический и направленный перенос.

  40. Механизмы диффузии в кристаллах.

  41. Хаотическая самодиффузия. Коэффициент хаотической самодиффузии.

  42. Влияние температуры, нарушений стехиометрии и примесей на коэффициент хаотической самодиффузии.

  43. Направленная диффузия. I и II законы Фика.

  44. Гетеродиффузия. Эффекты Френкеля и Киркендаля.

  45. Электрическая проводимость кристалла.

  46. Электрохимический перенос. Электрохимический потенциал.

  47. Особенности и стадии протекания твердофазных реакций.

  48. Формальное уравнение кинетики твердофазных реакций.

  49. Влияние точечных дефектов нестехиометрии на кинетику твердофазных реакций.

  50. Влияние примесей на кинетику твердофазных реакций.




  1. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

  1. Е.В. Чупрунов, А.Ф. Хохлов, М.А. Фадеев. Основы кристаллографии: Учебник для ВУЗов. Москва, Физматлит, 2004, 500 с.

  2. Р.П. Дикарева. Введение в кристаллофизику: Учебное пособие. Москва, Наука, 2007, 240 с. (гриф УМО).

  3. Синельников Б.М. Физическая химия кристаллов с дефектами. Ставрополь, Изд. Сев-Кавказ. ГТУ, 2003 г., 176 с. (гриф УМО).

  4. П.В. Павлов. Физика твердого тела. Учебник для вузов, М.: Высш.школа, 2000 г., 494 с.

  5. В.В.Рыбкин, В.А.Титов, С.А. Смирнов. Физика твердого тела. Учебное пособие. Иваново, изд. ИГХТУ, 2001, 100 с.

  6. Электронное материаловедение. Лабораторный практикум. Под ред. В.А. Титова. Иваново, Изд. ИГХТУ, 2003 г., 108 с

  7. Ковтуненко П.В. Физическая химия твердого тела. Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1993, 352 с

б) дополнительная литература:

  1. А.Б. Ярославцев. Химия твердого тела. Москва, Научный мир, 2009, 328 с.

  2. В.Н. Зубковская. Кристаллы с дефектами. Сборник примеров и задач по физической химии твердого тела.Москва, изд. РХТУ им. Менделеева, 2006, 336 с.

  3. Е.В. Чупрунов, А.Ф. Хохлов (под ред.). Задачи по кристаллографии. Учебное издание. Москва, Физматлит, 2003, 208 с.

  4. Шаскольская М.П. Кристаллография: Учеб.пособие для втузов.- 2-е изд., перераб.и доп.-М.:Высшая школа,1984.-376 с.

  5. Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников: Учеб. пособие для втузов/ Под ред. В.М.Глазова. -М.:Высш.шк.,1982.-528 с.

  6. Чеботин В.Н. Физическая химия твердого тела. М.: Химия, 1982. - 320 с.

  7. А.А. Барыбин. Физико-технологические основы электроники. СПб, Лань, 2001 г., 268 с.

  8. Антипов Б.Л., Сорокин В.С., Терехов В.А. Материалы электронной техники: Задачи и вопросы. Учеб. пособие для вузов по специальностям электронной техники. - СПб.: Лань, 2001,-208 с.

  9. Физические методы исследования материалов электронной техники. Учебное пособие. Ставрополь, Изд. Сев-Кавказ. ГТУ, 2002 г., 429 с. (гриф УМО).

в) программное обеспечение

  • СИСТЕМНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА: Microsoft Windows XP, Microsoft Vista

  • ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА: Microsoft Office 2007 Pro, FireFox

  • СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ: СДО Moodle, SunRAV BookOffice Pro, SunRAV TestOfficePro.

  • комплекс программ для обработки результатов лабораторных работ: расчеты электропроводности полупроводников и электрических контактов, расчеты оптических свойств кристаллов.

^ Электронные учебные ресурсы:

- тренировочные и контрольные тесты по каждому модулю;

- текст лекций с контрольными вопросами для самопроверки;


  1. ^ Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

Лекции по дисциплине проводятся в аудитории, оснащенной видеопроектором. Тестовые задания выполняются в дисплейном классе кафедры (10 IBM-совместимых ПК).

При проведении лабораторного практикума используется дисплейный класс кафедры (10 IBM-совместимых ПК), а так же учебная и технологический лаборатории (к. 234, к. 227 общ. площадь >100 кв.м.) оснащенные стендами, установками, химическими столами для исследования.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки .

Автор (Шутов Д.А.)

Заведующий кафедрой (Светцов В.И.)

Рецензент (ы)

(подпись, ФИО)


Программа одобрена на заседании научно-методического совета факультета неорганической химии и технологии ИГХТУ от «_____» ________ 201__ года, протокол № ____.

Председатель НМС _______________ (ФИО)






Скачать 336.49 Kb.
оставить комментарий
Дата04.03.2012
Размер336.49 Kb.
ТипРабочая учебная программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх