«Ивановский государственный химико-технологический университет» Факультет неорганической химии и технологии

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
«
»
Рабочая учебная программа дисциплины
Корпускулярно-фотонные процессы и технологии
Направление подготовки
240100 Химическая технология
Профиль подготовки Химическая технология материалов и изделий
электроники и наноэлектроники
Квалификация (степень)
Бакалавр
Форма обучения
очная
Иваново, 2010
20 г.
1. Цели освоения дисциплины
Целями изучения являются современные интенсивные технологические процессы в
производстве изделий электроники, включая лазерные, электронно и ионно лучевые,
плазменные технологии. Эти технологии относят к классу так называемых высоких
технологий и их применение позволяет не только интенсифицировать производство тех или
иных изделий, но и совершить скачок в технологических параметрах и качестве приборов.
Поэтому важность изучения таких вопросов при подготовке бакалавра очевидна.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина предлагается для свободного выбора студентами по данному профилю,
базируется на результатах изучения дисциплин естественно-научного цикла, в том числе
математики, физики, химии, информатики, а так же дисциплин профиля: «Физическая химия
твердого тела», «Основы технологии электронной компонентной базы», «Вакуумноплазменные процессы и технологии», «Процессы микро и нанотехнологий», «Технология
тонких пленок и покрытий». 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;
- технические и программные средства реализации информационных технологий, основы
работы в локальных и глобальных сетях, 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, строение вещества в конденсированном состоянии, 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;
- работать в качестве пользователя персонального компьютера, использовать внешние
носители информации для обмена данными между машинами, создавать резервные копии и
архивы данных и программ, использовать численные методы для решения математических
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;
2
- 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:
- Технология и оборудование производства изделий электронной техники.
3.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
- 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 );
- способностью и готовностью осуществлять технологический процесс в соответствии с
регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров
технологического процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7);
- 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);
- готов изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по
тематике исследования (ПК-25);
- готов к применению современных технологических процессов и технологического
оборудования на этапах разработки и производства материалов и изделий электронной
техники (ПК-30).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать: роль и возможности интенсивных технологий, в том числе лазерных, ионнолучевых, электронно-лучевых, в производстве материалов и изделий твердотельной
электроники и смежных областях техники; основные понятия и процессы взаимодействия
лазерного излучения, ионных и электронных потоков с твердым телом; особенности
кинетики неравновесных гетерогенных процессов и их технологические возможности;
физические основы работы современных технологических установок лазерной, ионной,
электронно-лучевой обработки поверхности твердых тел.
уметь: применять полученные знания при теоретическом анализе, компьютерном
моделировании и экспериментальном исследовании физических процессов, лежащих в
основе технологии изготовления современных приборов электроники;
рассчитывать
основные технологические параметры и характеристики процессов обработки материалов
электронной техники концентрированными потоками высокоэнергетичных частиц; оценить
характер и направление влияния внешних факторов на скорость и другие параметры
технологических процессов корпускулярно-фотонной обработки.
владеть: информацией об областях применения и перспективах развития
корпускулярно-фотонных технологий; навыками выбора методов и условий обработки
материалов различной природы; навыками анализа взаимосвязи технологических режимов и
качества обработки.
3
4. Структура дисциплины Корпускулярно-фотонные процессы и технологии
Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов.
Всего
Вид учебной работы
Семестры
часов
5
6
7
8
Аудиторные занятия (всего)
119
119
Лекции
49
49
Практические занятия (ПЗ)
70
70
Семинары (С)
-
-
Лабораторные работы (ЛР)
-
-
Самостоятельная работа (всего)
169
169
Курсовой проект (работа)
-
-
Расчетно-графические работы
58
58
Реферат
26
26
Оформление отчетов по лабораторным работам
-
-
Подготовка к текущим занятиям, коллоквиумам
58
58
Подготовка к экзамену
27
27
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
з,э
з,э
Общая трудоемкость
час
288
288
зач. ед.
8
8
В том числе:
В том числе:
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
Модуль 1. Физика лазеров. Технологические лазеры.
Этапы и перспективы развития лазерной техники. Физические основы взаимодействия
излучения с веществом. Форма и ширина спектральной линии. Устройство и принципы
работы лазеров. Создание инверсии и условия создания инверсной населенности (двух- трехи четырехуровневая системы). Оптические резонаторы. Условия самовозбуждения и
насыщения усиления. Импульсная генерация, модуляция добротности и синхронизация мод.
Свойства лазерного излучения. Типы лазеров (твердотельные, волоконные, газовые,
химические, газодинамические, электроионизационные, полупроводниковые, жидкостные
лазеры).
Модуль 2. Лазерные технологии.
Теоретические основы лазерной технологии. Поглощение и отражение лазерного
излучения твердым телом. Нагревание материала без плавления и с изменением фазового
состояния. Термические лазерные технологии. Лазерные технологические установки.
Термическая обработка и закалка. Лазерная пайка, сварка, резка и прошивка отверстий.
Лазерная размерная обработка материалов и получение пленок. Лазерные микротехнологии
Лазерное осаждение тонких плёнок. Применение лазеров в химической технологии.
Применение лазеров в измерительной технике и химическом анализе.
4
Модуль 3. Электронные процессы и технологии.
Общая характеристика и особенности электронно-лучевых технологий. Физические
основы взаимодействия электронов с веществом. Процессы, происходящие при
бомбардировке вещества электронами, и возможности их использования в технологии.
Движение ускоренных электронов в твердом теле. Тепловые эффекты при взаимодействии
ускоренных электронов с твердым телом. Электронно-лучевые установки. Общие принципы
построения электронно-лучевых установок. Термические электронные процессы и
технологии. Электронно-лучевое испарение материалов. Нанесение покрытий из сплавов и
химических соединений. Обработка не сфокусированным пучком электронов. Электроннолучевая обработка. Термическая размерная электронно-лучевая обработка. Размерная
обработка массивных образцов и тонких слоев. Нетермические электронные процессы и
технологии. Электронно-стимулированное травление. Электронно-лучевая литография возможности, оборудование, технология, перспективы. Электронно-зондовые методы
анализа веществ.
Модуль 4. Ионные, ионно-лучевые процессы и технологии.
Физические основы взаимодействия ионов с веществом. Движение ускоренных ионов в
веществе. Пробеги ионов в твердом теле и их распределение. Взаимодействие ионов с
монокристаллами, каналирование. Образование радиационных дефектов при ионной
бомбардировке, отжиг радиационных дефектов. Изменение электрических свойств твердых
тел при ионной бомбардировке. Устройство ионно-лучевых установок. Ионное легирование
материалов и его особенности. Установки для ионного легирования. Технология ионного
легирования. Ионно-лучевая литография высокомолекулярных органических резистов и
неорганических твердых слоев. Модификация твердого тела при ионной бомбардировке.
Структурные превращения при ионной бомбардировке. Ионный синтез, ионная металлургия,
ионная эпитаксия. Ионное распыление материалов. Физика процессов распыления
материалов при ионной бомбардировке. Ионное травление поверхности. Ионно-лучевые
методы осаждения покрытий. Ионное распыление и получение тонких пленок.
Оборудование ионного распыления. Получение пленок сложного состава. Технология и
оборудование магнетронного распыления. Высокочастотное распыление. Вакуумно-дуговое
осаждение покрытий из плазмы материала электродов. Ионные и ионно-лучевые методы
исследования и контроля поверхности твердого тела.
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
4
Технология и оборудование
производства изделий электронной
техники
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
1.
№
п/п
1.
Наименование раздела дисциплины
+
+
+
Лекц. Практ. Лаб.
зан.
зан.
8
15
-
Семин
СРС
-
49
Все-го
час.
72
10
15
-
-
40
65
2.
Физика лазеров. Технологические
лазеры
Лазерные технологии
3.
Электронные процессы и технологии
15
20
-
-
40
75
4.
Ионные, ионно-лучевые процессы и
технологии
16
20
-
-
40
76
5
6. Лабораторный практикум
Лабораторный практикум по данной дисциплине не предусмотрен.
7.
Практические занятия (семинары)
Модуль 1. Тематика практических занятий. Трудоемкость 15 час.
- определение энергии квантов света различных технологических лазеров;
- вычисление потока квантов излучения лазеров определенной мощности;
- определение коэффициентов и сечений поглощения излучения средой.
- вычисление коэффициентов вынужденного излучения для различных квантовых
систем;
- вычисление естественной ширины спектральной линии для определенной квантовой
системы;
- расчет Доплеровоской ширины спектральной линии;
- оценка величины столкновительного уширения спектральной линии с Доплеровским
уширением и естественной шириной спектральной линии для различных условий;
- определение добротности резонатора лазера по отношению к потерям на излучение;
- оценка максимального значения степени когерентности лазерного излучения;
- вычисление дифракционного предела расходимости;
- анализ двух, трех и четырех уровневых схем генерации лазерного излучения;
- анализ методов создания инверсной заселенности уровней и расчеты усиления в
лазерных системах;
- анализ работы и оценки параметров твердотельных, полупроводниковых, газовых и
жидкостных лазеров;
-оценка минимально возможного сечения сфокусированного пучка лазерного
излучения.
Модуль 2. Тематика практических занятий. Трудоемкость 15 час.
- расчет коэффициентов поглощения излучения для ряда металлов;
- определение максимальной длины волны, при которой возникает фундаментальное
поглощение;
- оценка размеров прогретой области при лазерном нагреве;
- Расчет распределения температуры и ее зависимостей от времени на поверхности ряда
металлов;
- оценка скоростей нагрева материалов импульсными лазерами;
- расчет времени достижения температуры плавления, испарения ряда материалов при
действии на него лазерного излучения;
- расчет критической плотности мощности лазера для достижения на поверхности ряда
материалов температур плавления и испарения;
- вычисление фокусного расстояния и глубины фокуса при фокусировке лазерного
излучения;
- расчет глубины и диаметра отверстий в материале мишени при лазерной прошивке.
Модуль 3. Тематика практических занятий. Трудоемкость 20 час.
- вычисление глубины проникновения электронов в различные материалы;
- определение энергии электронов после прохождения ими тонкой металлической
фольги;
- расчет распределения по глубине выделенной электронами энергии;
- расчет распределения температуры мишени при электронно-лучевом нагреве;
- расчет глубины лунки при испарении материала под действием электронного луча;
- оценка скорости испарения металлов при электронно-лучевом нагреве;
- анализ зависимости глубины проплавления металлов от времени обработки и
плотности мощности;
- оценка плотности тока дугового источника высокого давления;
- оценка влияния объемного заряда в пучке электронов;
- расчет распределения толщины пленки по площади подложки при электронно6
лучевом испарении металлов из точечного источника;
- определение коэффициента использования материала при напылении из точечного
источника.
Модуль 4. Тематика практических занятий. Трудоемкость 20 час.
- анализ влияния массы бомбардирующего иона на максимальное значение ядерной
тормозной способности вещества;
- расчет средней проекции пробега и среднего нормального отклонения проекции
пробега при ионной бомбардировке;
- расчет максимальной концентрации внедренной примеси при ионной бомбардировки
мишени;
- оценка дозы облучения, необходимой для создания максимальной концентрации
примеси;
- оценка размеров системы сепарации ионов ионного потока;
- определение температуры мишени при ионной имплантации с идеальным и не
идеальным тепловым контактом с подложкодержателем;
- оценка минимального диаметра пучка ионов в установке ионно-лучевой литографии;
- анализ зависимости коэффициентов распыления материалов от энергии ионов;
- анализ соотношения коэффициентов распыления и конденсации металлов в
зависимости от давления газа.
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Курсовые проекты или работы данной дисциплине не планируются
9. 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 200 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 практических занятий преподавателю рекомендуется не менее 1
часа из двух (50% времени) отводить на самостоятельное решение задач. Практические
занятия целесообразно строить следующим образом:
1. Вводная преподавателя (цели занятия, основные вопросы, которые должны быть
рассмотрены).
2. Беглый опрос.
3. Решение 1-2 типовых задач у доски.
4. Самостоятельное решение задач.
5. 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
7
сложности. В зависимости от дисциплины или от ее раздела можно использовать два пути:
1. Давать определенное количество задач для самостоятельного решения, равных по
трудности, а оценку ставить за количество решенных за определенное время задач.
2. 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.
Формы организация внеаудиторной самостоятельной работы по данной
дисциплине:
 работа с электронным учебником, включая тестирование для самопроверки усвоенных
знаний
 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;
10.
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:
- практические занятия – 10 баллов;
- рубежное тестирование по каждому модулю – 15 баллов;
- контрольные работы по каждому модулю – всего 15 баллов;
- домашнее задание или реферат – 10 баллов.
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.
Задания и задачи для самостоятельной работы:
1. Определить энергию кванта света, имеющего длину волны 632,8 нм; 1,06 мкм; 10,6
мкм; 228 нм; 330 нм.
2. Лазер мощностью 1 мВт излучает свет с длиной волны 632,8 нм. Вычислить поток
квантов излучения.
3. Коэффициент
поглощения
излучения
в
активной
среде
составляет
–1
0,1 см . Во сколько раз уменьшится интенсивность излучения при прохождении пути l
(10 см, 100 см)?
4. Сечение поглощения излучения с длиной волны 330 нм хлором составляет 210–19 см2.
Во сколько раз уменьшится интенсивность при прохождении расстояния 1 м?
5. Определить коэффициент и сечение поглощения излучения, если сигнал при
прохождении расстояния 20 см ослабляется вдвое.
8
6. Вычислите коэффициент вынужденного излучения В, если коэффициент спонтанного
излучения А составляет: а) 108 с–1, б)106 с–1, в) 104 с–1.
7. Во сколько раз усиливается излучение, если коэффициент усиления составляет: а) 0,1
дБ, б) 1 дБ, в) 10 дБ.
8. Интегральный коэффициент усиления системы составляет 10 дБ, выходная мощность 1
мВт. Определить входную мощность.
9. Вероятность перехода Аmn составляет 2108 с–1. Определить время жизни частицы в
возбужденном состоянии и ширину энергетического уровня.
10. Вычислите естественную ширину спектральной линии и ширину энергетического
уровня, если коэффициент спонтанного излучения А составляет: а) 108 с–1, б) 106 с–1, в)
104 с–1.
11. Рассчитайте Доплеровскую ширину спектральной линии неона с длиной волны 632,8
нм при температуре газа 100 С и сравните ее с естественной шириной.
12. Вычислите столкновительное уширение спектральной линии неона 632,8 нм при
давлении газа 400 Па и температуре 400 К, сравните с Доплеровским уширением и
естественной шириной спектральной линии.
13. Вычислите столкновительное уширение спектральной линии молекулы углекислого
газа с длиной волны 10,6 мкм при давлении газа 105 Па и температуре 400 К, сравните с
Доплеровским уширением и естественной шириной спектральной линии.
14. Запишите условия, при которых отношение концентраций частиц на верхнем и нижнем
уровне в двухуровневой системе будут равны: а) 0,5; б) 1. Как называется состояние
среды в последнем случае?
15. Оцените величину коэффициента поглощения излучения в двухуровневой системе при
бесконечной мощности накачки.
16. Как влияет добротность резонатора на пороговую инверсную населенность по
генерации?
17. Определите добротность резонатора гелий-неонового лазера по отношению к потерям
на излучение, если длина активной зоны 40 см, а коэффициент отражения зеркала
составляет: а) 0,9; б) 0,6; в) 0,4.
18. Определить
соотношения
максимальной
и
минимальной
интенсивности
интерференционных полос, соответствующих степени когерентности излучения 1; 0,8;
0,5.
19. Определить дифракционный предел расходимости лазерного излучения гелийнеонового лазера, дающего плоский пучок диаметром 3 мм.
20. Определить теоретически возможную ширину спектральной линии и степень
монохроматичности излучения гелий-неонового лазера на длине волны 632,8 нм, если
мощность излучения составляет 1 мВт, добротность резонатора 108.
21. Теоретическая ширина спектральной линии гелий-неонового лазера найдена равной 1
Гц. Определить, с какой точностью нужно стабилизировать длину резонатора,
составляющую 1 м, чтобы получить такую ширину линии?
22. Для условий предыдущей задачи, полагая, что материал трубки – кварц, а возможные
изменения длины резонатора связаны с колебаниями температуры, определить, с какой
точностью нужно стабилизировать температуру для получения ширины линии 1 Гц?
23. Оцените максимальное значение степени когерентности лазерного излучения и
сформулируйте условия его получения.
24. Вычислите дифракционный предел расходимости плоского и гауссова пучка излучения
гелий – неонового лазера диаметром 3 мм.
25. Оцените минимально возможное сечение сфокусированного пучка лазерного излучения
с длиной волны 500, 1060 и 10600 нм.
26. Рассчитайте коэффициент поглощения излучения для трех - четырех металлов (по
Вашему выбору) и сравните со справочными данными.
9
27. Определите максимальную длину волны, при которой возникает фундаментальное
поглощение: а) в кремнии; б) германии; в) арсениде галлия.
28. Оцените время, необходимое для увеличения размеров прогретой лазерным импульсом
области в два раза, для: а) алюминия; б) титана; в) стекла С50; г) керамики 22ХС.
29. Вычислите кривую распределения температуры поверхности металла (по Вашему
выбору) во времени и проведите ее анализ.
30. Вычислите кривую распределения температуры диэлектрика ( по вашему выбору) во
времени и проведите ее анализ.
31. Оцените скорость нагрева материала (по Вашему выбору) импульсным лазером с
длительностью импульса 1 мкс и плотностью мощности излучения 105 Вт/см2.
32. Оцените время достижения температуры плавления материала (по Вашему выбору) при
действии на него лазерного излучения с плотностью мощности 105 Вт/см2.
33. Рассчитайте критическую плотность мощности лазера, требуемую для достижения на
поверхности металла (по Вашему выбору) температуры плавления. Длительность
импульса 1 мс.
34. Рассчитайте критическую плотность мощности лазера, требуемую для достижения на
поверхности металла (по Вашему выбору) температуры испарения. Длительность
импульса 1 мс.
35. Проведите на ПЭВМ модельное решение уравнения теплопроводности для
полубезграничного образца металла, облучаемого равномерно и проанализируйте
полученные результаты.
36. Проведите на ПЭВМ модельное решение уравнения теплопроводности для образца
металла, облучаемого равномерно сфокусированным пучком диаметром 20 мкм, и
проанализируйте полученные результаты.
37. Вычислить фокусное расстояние и глубину фокуса при фокусировке лазерного
излучения с длиной волны 10,6 мкм и диаметром луча 5 мм в пятно наименьшего
диаметра.
38. Вычислить фокусное расстояние и глубину фокуса при фокусировке лазерного
излучения с длиной волны 1,06 мкм и диаметром луча 5 мм в пятно наименьшего
диаметра.
39. Разработать схему установки, выбрать лазер, предложить и обосновать
технологический режим упрочнения поверхности стальной детали площадью 20 см2 на
глубину 1 мкм.
40. Подобрать и обосновать технологический режим поверхностного легирования стальной
детали площадью 20 см2 на глубину 20 мкм методом поверхностного плавления
микропорошка легирующего материала.
41. Разработать схему установки, выбрать лазер, предложить и обосновать
технологический режим импульсно-периодической сварки с глубоким проплавлением
стальных деталей толщиной 3 мм со скоростью не менее 1 см/с.
42. Разработать схему установки, выбрать лазер, предложить и обосновать
технологический режим непрерывной сварки титановой фольги толщиной 50 мкм со
скоростью не менее 1 см/с.
43. Оцените максимальную скорость резания фторопластового листа толщиной 5 мм.
44. Рассчитайте диаметр и глубину отверстия, получаемого при воздействии импульсного
лазера с энергией импульса 1 Дж, начальным диаметром пучка 50 мкм и углом
расхождения луча 1 угловая минута.
45. Проведите модельные расчеты процесса пробивки отверстия с помощью ПЭВМ и
определите условия получения максимального отношения глубины отверстия к его
диаметру.
46. Рассчитайте предельные значения глубины и диаметра отверстия, которое можно
получить в стальном листе при воздействии импульсным лазером с длиной волны 1,06
10
мкм, энергией 1 Дж, радиусом пучка 100 мкм при значении тангенса угла расхождения
луча 0,2.
47. Вычислите параметры отверстия, которое можно получить в стали внутри
цилиндрической световой трубки диаметром 100 мкм при действии импульсного лазера
с длиной волны 1,06 мкм и энергией в импульсе 1 Дж.
48. Оцените время, необходимое для удаления 50% материала хромового фотошаблона
размером 40×40 мм и толщиной 50 нм при обработке импульсным лазером с энергией в
импульсе 1000 Дж, длительностью импульса 10 нс, частотой следования 100 Гц.
Удельная энергия испарения хрома 50 кДж/см3, поглощающая способность 0,5.
49. Вычислить глубину проникновения электронов: а) в алюминии, б) стали, в)
фторопласте, если начальная энергия пучка составляет: а) 50 кэВ, б) 100 кэВ, в) 200
кэВ.
50. Определить энергию электронов после прохождения ими алюминиевой фольги
толщиной 20 мкм, если начальная энергия электронов составляла 100 кэВ.
51. Рассчитать толщину алюминиевой фольги, после прохождения которой энергия
электронов уменьшилась со 120 кэВ до 80 кэВ.
52. Рассчитать распределение выделенной энергии по глубине в стали, если пучок
диаметром 1 мм с силой тока 1 мА, ускоренный напряжением 100 В, воздействовал на
сталь без плавления материала.
53. Для условий предыдущей задачи определить глубину максимального энерговыделения.
54. Рассчитать (с помощью ПЭВМ) распределение температуры в стали для условий задачи
4.
55. Рассчитать глубину лунки в стали при испарении материала под действием
электронного луча диаметром 1 мм мощностью 1000 Вт при времени обработки: а) 1мс,
б) 0,1 с, в) 10 с.
56. Рассчитать и проанализировать скорость испарения стали в зависимости от плотности
мощности электронного пучка с учетом процесса теплоотвода.
57. Рассчитать и проанализировать зависимость глубины проплавления стали от плотности
мощности электронного луча при времени обработки 100 с.
58. Рассчитать и проанализировать зависимость глубины проплавления стали от времени
обработки при плотности мощности 106 Вт/см2.
59. Подберите и обоснуйте выбор источника электронов с плотностью тока 0,1 А/см 2; 10
А/см2.
60. Оцените плотность тока дугового источника в водороде при давлении 10 атм и
температуре 3000 К.
61. Можно ли пренебречь объемным зарядом в пучке электронов диаметром 1 мм с
плотностью тока 1 мА/см2, если электроны ускорены напряжением 10 кВ.
62. Оцените, до какого давления нужно откачать электронно-лучевую колонну, если
расстояние от источника электронов до объекта обработки составляет 80 см, объем
вакуумной камеры 10 л. Газовыделением в процессе обработки можно пренебречь.
63. Рассчитать распределение толщины пленки по площади подложки при электроннолучевом испарении меди из точечного источника при расстоянии испаритель подложка 10 см.
64. Определить угловой размер подложки, в котором однородность получаемой при
испарении из точечного источника пленки составляет а) 10 %; б) 1 %.
65. Определить коэффициент использования материала при напылении из точечного
источника пленки с однородностью 5 %.
66. Оценить максимально допустимое давление остаточных газов при напылении медной
пленки со скоростью 100 нм/с.
67. Оценить увеличение глубины “кинжального” проплавления при увеличении
ускоряющего напряжения в 2 раза.
68. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
получения пленки алюминия на пластине диаметром 20 см с толщиной 500 нм и
однородностью по толщине 5%.
11
69. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
обезгаживания стальной детали площадью 10 см2 и весом 20 г.
70. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
выращивания монокристалла кремния по методу Чохральского при электронно-лучевом
плавлении материала.
71. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
электронно-лучевой сварки двух стальных листов толщиной 3 мм каждый.
72. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
электронно-лучевой гравировки рисунка на массивной стальной детали.
73. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
формирования рисунка на медной пленке толщиной 500 нм.
74. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
получения пленки кремния из газовой фазы (смесь моносилана с водородом).
75. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
приварки никелевой фольги толщиной 50 мкм к стальной детали толщиной 0,5 мм.
76. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
экспонирования резиста ПММА толщиной 500 нм с разрешением 500 нм.
77. Привести схему установки, выбрать и обосновать технологические режимы для
проведения электронно-стимулированного травления кремния в тетрафторметане.
78. Привести схему электронного микроскопа, выбрать и обосновать основные узлы,
оценить предельно допустимое давление остаточных газов.
79. Оцените ускоряющее напряжение, при котором может наблюдаться дифракция
электронов на кристалле оксида магния.
80. Рассчитать и проанализировать влияние массы бомбардирующего иона на энергию,
соответствующую максимуму ядерной тормозной способности.
81. Рассчитать зависимость ядерной тормозной способности от энергии ионов для одной из
комбинаций ион-твердое тело.
82. Оценить энергию, при которой ядерная и электронная тормозные способности равны,
если кристалл германия бомбардируется ионами фосфора.
83. Рассчитать среднюю проекцию пробега и среднее нормальное отклонение проекции
пробега в зависимости от энергии ионов при бомбардировке кремния ионами бора.
84. Рассчитать и проанализировать зависимость средней проекции пробега ионов в
кремнии от массы бомбардирующего иона при энергии 50 кэВ.
85. Вычислить максимальную концентрацию внедренной примеси при бомбардировке
кремния ионами фосфора с энергией 50 кэВ при плотности тока в пучке 1 мА/см 2 и
времени обработки 1 час.
86. Вычислить дозу облучения, необходимую для создания максимальной концентрации
примеси фосфора 1015 см-3 в германии.
87. Вычислить энергию ионов, необходимую для создания максимальной концентрации
примеси фосфора 1015 см-3 в германии на глубине 0,2 мкм.
88. Оценить размеры системы сепарации ионов, если в ионном потоке имеются одно и
двухзарядные ионы бора, ионы атомов и молекул азота при энергии пучка 50 кэВ и
индукции магнитного для 10-2 Тл.
89. Определить температуру пластины кремния толщиной 0,5 мм при бомбардировке
ионами фосфора с энергией 150 кэВ и плотностью тока в пучке 1 мА/см2, если пластина
расположена на идеально теплоотводящем контакте.
90. Решить предыдущую задачу для ситуации, когда тепловой контакт между пластиной и
подложкодержателем отсутствует.
91. Оценить минимальный диаметр пучка ионов аргона в установке ионно-лучевой
литографии, если яркость пучка составляет 100 А/м2ср и ток 1 мА.
92. Решить предыдущую задачу для ионов галлия при яркости источника 106 А/см2ср.
93. Провести анализ влияния массы бомбардирующего иона на пороговую энергию
распыления титана при ионной бомбардировке.
12
94. Рассчитать и проанализировать зависимость коэффициента распыления меди от
энергии ионов аргона в диапазоне от пороговой до 1000 эВ.
95. Вычислить и проанализировать зависимость отношения коэффициентов конденсации и
распыления меди в зависимости от давления газа при распылении в среде аргона.
Расстояние от мишени до подложки составляет 10 см.
96. Определить для условий предыдущей задачи максимальное давление, при котором
эффектом рассеяния распыленных атомов можно пренебречь.
97. Вычислить эквивалентное давление, соответствующее магнетронному распылению
титана в аргоне при давлении 0,01 Па и индукции магнитного поля 0,02 Тл.
98. Оценить амплитуду колебаний электронов в поле высокой частоты (13,56 МГц)
напряженностью 100 В/см при разряде в аргоне при давлении 1 Па.
99. Оценить максимальное давление остаточных газов в ионно-лучевой установке, если
расстояние от ионного источника до мишени составляет 100 см.
Примерные темы рефератов:
1.
Лазерные микротехнологии.
2.
Термическая обработка и закалка лазерным лучом.
3.
Лазерная резка и прошивка отверстий.
4.
Типовые электронно-лучевые установки. Общие принципы построения.
5.
Технология электронно-лучевой литографии.
6.
Оборудование электронно-лучевого испарения.
7.
Нанесение покрытий из сплавов и химических соединений методом электроннолучевого испарения.
8.
Электронно-стимулированное травление.
9.
Термическая размерная электронно-лучевая обработка.
10. Типовые ионно-лучевые установки. Общие принципы построения.
11. Возможности и перспективы ионно-лучевой литографии.
12. Особенности технологии ионного легирования материалов.
13. Модификация твердого тела при ионной бомбардировке.
14. Взаимодействие ионов с монокристаллами. Каналирование.
15. Оборудование ионного распыления материалов.
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 30
заданий по каждому модулю и генерируется с помощью программы SunRav TestOfficePro.
Время проведения тестирования рассчитывается исходя из двух минут на одно задание.
Примеры контрольных тестов по каждому модулю приведен ниже.
Варианты тестовых заданий для контроля учебных достижений студентов
Физика работы лазеров. Лазерные технологии
1. Физическая основа работы ОКГ заключается в одном из способов взаимодействия
квантовых систем и электромагнитного излучения
спонтанном переходе с испусканием фотона
вынужденном переходе с поглощением фотона
вынужденном переходе с испусканием фотона
2. Размерность коэффициента Эйнштейна для спонтанного излучения
с
с-1
квантов/с
квантов
13
3. Для среды с инверсной заселенностью (лазерной) коэффициент поглощения Х
положительный
отрицательный
равен нулю
4. Перечислите методы создания инверсии (накачки) для газовых лазеров.
Оптическая накачка
Газодинамическая накачка
Накачка газовым разрядом
Возбуждение электронным пучком
Химическая накачка
Инжекция неосновных носителей зарядачерез n-p переход
Электрическая накачка
5. Добротностью резонатора называют
отношение энергии, запасенной в резонаторе, к средней энергии, теряемой за единицу
времени
отношение энергии, теряемой за один период колебаний, к средней энергии, запасенной в
резонаторе
отношение энергии, теряемой за единицу времени, к энергии, запасенной в резонаторе
6. Наименьшей расходимостью луча обладает
конфокальный резонатор
концентрический резонатор
плоский резонатор
полуконцентрический резонатор
полуконфокальный резонатор
7. Наименьшими дифракционными потерями обладает
конфокальный резонатор
концентрический резонатор
плоский резонатор
полуконфокальный резонатор
полуконцентрический резонатор
8. Режим регулярных затухающих колебаний возникает при
многомодовой генерации
одномодовой генерации
неизменности параметров лазера во времени
9. Максимальная пиковая мощность лазера характерна для режима
модуляции добротности
свободной генерации
синхронизации мод
10. Лазерные источники света превосходят обычные (люминесцентные, накальные, дуговые)
по
спектральной яркости
мощности
КПД
пиковой мощности
11. Лазеры на самоограниченных переходах
имеют высокий квантовый КПД
имеют перенастраиваемую длину волны
работают только в импульсном режиме
имеют высокую частоту следования импульсов
12. Для какой системы требуется минимальная накачка для создания инверсной
заселенности?
Трехуровневой
Четырехуровневой
Двухуровневой
14
13. Каким лазером эффективней (с точки зрения влияния длины волны) разрезать стальную
пластину?
CO2 лазером
АИГ лазером
лазером на неодимовом стекле
рубиновым лазером
14. Коэффициент отражения для металлов растет
с увеличением длины волны
с ростом температуры
с уменьшением шероховатости поверхности
с ростом плотности металлов
15. Время термализации электронов металла, облучаемого лазером
наносекунды
пикосекунды
микросекунды
16. Каковы основные механизмы поглощения света диэлектриками (керамикой,
пластмассами)?
Поглощение свободными носителями заряда
Фундаментальное (основное) поглощение
Решеточное поглощение
Примесное поглощение
17. Для неметаллов распределение температуры и ее изменение во времени определяется
коэффициентом теплопроводности
глубиной проникновения света в материал
квадратным корнем из произведения коэффициента температуропроводности на время
18 Чем определяется минимальный поперечный диаметр сфокусированного лазерного луча?
Длиной волны излучения
Фокусным расстоянием оптической системы
Начальным диаметром луча
Глубиной фокуса
19. К мощным технологическим лазерам, работающим в непрерывном режиме, можно
отнести
лазер на CO2
лазер на неодимовом стекле
АИГ лазер
эксимерный лазер
лазер на парах меди
20. Для металлов распределение температуры и ее изменение во времени определяется
глубиной проникновения света в металл
коэффициентом теплопроводности металла
теплоемкостью металла
плотностью металла
21. Для обратного лазерного переноса вещества необходимо, чтобы прозрачным для
излучения был
донор
акцептор
донор и акцептор
22. Сопротивление пленочного резистора увеличивают с помощью лазерной доводки
уменьшая ширины резистивного слоя резистора
увеличивая длину резистора
15
уменьшая толщину резистивного слоя резистора
уменьшая сопротивление материала резистивного слоя резистора лазерным отжигом
увеличивая удельное сопротивление материала резистивного слоя резистора лазерным
нагревом в окислительной атмосфере
23. Отметьте основные преимущества лазерного упрочнения материалов по сравнению с
традиционными методами закалки
Локальность обработки
Высокая производительность
Минимальные механические искажения
Возможность обработки внутренних поверхностей
Отсутствие загрязнений окружающей среды
Высокая энергоемкость
24. Отметьте основные элементы лазерной технологической установки
технологический лазер
оптическая система
система питания
система охлаждения
система контроля за параметрами излучения
система контроля за параметрами технологического процесса
программно-аппаратный блок управления
координатный стол
электронно-лучевая пушка
вакуумная система
25. Максимальной производительности лазерной размерной обработки пленочных
материалов достигают
проекционным методом
контурно-лучевым методом
контурно-проекционным методом
лучевым методом
Электронно-лучевые процессы и технологии
1. К электронно-зондовым методам анализа относят
Вторичную ионную масс-спектрометрию
Рентгеновский спектральный микроанализ
Электронную оже-спектроскопию
Вторичную-эмиссионную электронную микроскопию
Просвечивающую электронную микроскопию
2. К электронно-зондовым методам анализа относят
ВИМС
Рентгеновский спектральный микроанализ
Оже-спектроскопию
ИКМНПВО
Хроматографию
Просвечивающую электронную микроскопию
3. Методом ЭЛИ требуется получить пленку Ni/Fe составом 1/10. При Т=1400 К скорость
испарения Fe в 1000 раз больше, чем у Ni. Какой должен быть состав в тигле, а каков состав
подпитывающей шихты?
В тигле 100/1 Ni/Fe, шихта 100/1 Ni/Fe
В тигле 1/100 Ni/Fe, шихта 1/10 Ni/Fe
В тигле 1/100 Ni/Fe, шихта 1/100 Ni/Fe
В тигле 100/1 Ni/Fe, шихта 10/1 Ni/Fe
В тигле 100/1 Ni/Fe, шихта 1/10 Ni/Fe
В тигле 1000/1 Ni/Fe, шихта 1/10 Ni/Fe
16
4. Методом ЭЛИ требуется получить пленку Ni/Sn составом 1/10. При Т=1500К скорость
испарения Sn в 100 раз больше, чем у Ni. Какой должен быть состав в тигле, а каков состав
подпитывающей шихты?
В тигле 100/1 Ni/ Sn, шихта 100/1 Ni/ Sn
В тигле 1/10 Ni/ Sn, шихта 1/10 Ni/ Sn
В тигле 1/100 Ni/ Sn, шихта 1/10 Ni/ Sn
В тигле 100/1 Ni/ Sn, шихта 1/10 Ni/ Sn
В тигле 10/1 Ni/ Sn, шихта 1/10 Ni/ Sn
В тигле 10/1 Ni/ Sn, шихта 1/1 Ni/ Sn
5. Какие источники электронов могут использоваться в ЭЛУ?
Плазменные
Вольфрамовые термокатоды
Гексаборидлантановые
Вольфрам-бариевые термокатоды
Атоэмиссионные
6. Какие источники электронов могут использоваться в ЭЛУ?
Плазменные
Термокатоды (W)
Гексаборидлантановые
Вольфрам-бариевые термокатоды
Фотокатоды
7. Фокусировку электронных пучков с высокими плотностями тока выполняют
короткофокусными магнитными линзами
длиннофокусными электростатическими линзами
стеклянными линзами
8. Фокусировку электронных пучков с высокими энергиями выполняют
Магнитными линзами
Электростатическими линзами
Стеклянными линзами
9. К эмиттерам электронов с подвижной эмиссионной границей относятся
термокатоды
автоэмиссионные
плазменные источники
фотокатоды
10. К эмиттерам электронов с фиксированной границей относятся
термокатоды
автоэмиссионные
плазменные источники
фотокатоды
полупроводниковые МДП
туннельные МДМ
11. Электронно-лучевые установки обязаны иметь дифференциальную откачку различных
функциональных узлов (источника электронов, рабочей камеры и т. д.).
Да
Нет
12. Электронно-оптические системы состоят из
катода
фокусирующего электрода
ускоряющего анода
вакуумного насоса
отклоняющего электрода
запирающего электрода
блока питания
17
13. При работе в ЭЛУ необходимо поддерживать вакуум порядка
10-2 ~ 10-4 Па
менее 10-5 Па
10-2 ~ 10-4 торр
более 10-2 Па
14. Энергетический спектр тормозного излучения (при торможении высоко-энергетичных
электронов твердым телом)
носит дискретный характер
носит непрерывный характер
состоит из линий и полос
15. Основной механизм торможения первичных электронов в веществе связан с процессами
упругого рассеяния
неупругого рассеяния
сверхупругого рассеяния
квазиупругого рассеяния
16. Среднее время термализации первичных электронов при бомбардировке твердого тела
составляет
менее пикосекунды
менее наносекунды
менее микросекунды
менее миллисекунды
17. Тормозная способность вещества увеличивается
с ростом энергии первичных электронов
с уменьшением энергии первичных электронов
с ростом массы электрона
с уменьшением плотности вещества
18. Отметьте материал имеющий минимальный градиент температуры по глубине (при
бомбардировке его высокоэнергетичными электронами)
вольфрам
алюминий
медь
сталь
стекло
19. Отметьте материал имеющий минимальную температуру на поверхности при его
облучении высокоэнергетичным пучком электронов
вольфрам
медь
сталь
серебро
20. Температура мишени при нагреве ее электронным пучком зависит от
первичной энергии электронов
температуропроводности материала мишени
теплопроводности материала мишени
плотности материала
теплоемкости материала
диаметра пучка электронов
21. От каких свойств материала зависит результат размерной электронно-лучевой обработки?
температуры плавления
теплопроводности
удельной теплоемкости
плотности
давления насыщенного пара
18
22. В размерной электронно-лучевой обработке профиль канала и его диаметр определяется
плотностью мощности
длительностью импульса
током импульса
положением фокуса относительно поверхности
энергией электронов
теплоемкостью материала
23. Уменьшить вероятность появления закалочных трещин при электронно-лучевой сварке
можно
снизив скорость нагрева
предварительно прогрев область подлежащую сварке
снизив плотность мощности
увеличив скважность импульсов
уменьшив диаметр луча
24. Основными характеристиками высокомолекулярных органических резистов являются
разрешающая способность
чувствительность
плотность микродефектов
адгезия к подложке
контрастность
химическая устойчивость
25. Облученные участки увеличивают скорость растворения у
позитивных резистов
негативных резистов
Ионные и ионно-лучевые процессы и технологии
1. При малых энергиях ионов преобладающим является
ядерное торможение
электронное торможение
примесное торможение
фундаментальное торможение
2. При больших энергиях ионов преобладающим является
ядерное торможение
электронное торможение
примесное торможение
фундаментальное торможение
3. Распределение внедренных ионов по глубине определяется
величиной ускоряющего напряжения
направлением движения падающих ионов относительно кристалло-графической оси мишени
температурой мишени
остаточным давлением газов
током ионного пучка
4. При эффекте каналирования преобладает
ядерное торможение
электронное торможение
примесное торможение
фундаментальное торможение
5. Величина критического угла вхождения ионов в канал (при эффекте каналирования)
составляет
менее 3-6 градусов
в пределах 3 градусов
в пределах 3-6 градусов
6. На эффект каналирования влияет
плотность мишени
19
температура мишени
наличие дефектов в объеме мишени
наличие дефектов на поверхности мишени
доза облучения
7. Подвижность свободных носителей заряда после ионной бомбардировки
не изменяется
уменьшается
увеличивается
8. Коэффициент диффузии примесей в кристалле после ионной бомбардировки
увеличивается
уменьшается
практически не изменяется
9. С увеличением массы ионов проекция пробега и среднее нормальное отклонение проекции
пробега
уменьшаются
увеличиваются
практически не зависят
проходят через максимум
10. Величина проекции пробега ионов с ростом их первичной энергии
увеличивается практически линейно
уменьшается практически линейно
не изменяется
увеличивается экспоненциально
11. Наибольшей яркостью обладают
полевые источники ионов
дуоплазмотроны
источники ионов с поверхностной термической ионизацией
источники с дуговым разрядом
12. В системах фокусировки ионного потока в основном применяются
магнитные линзы
электростатические линзы
стеклянные линзы
13. В системах сканирования (отклонения) ионного потока в основном применяются
магнитные линзы
электростатические линзы
стеклянные линзы
14. Для проведения ионно-лучевого процесса требуется вакуум порядка
10-4 - 10-5 Па
не менее 10-6 Па
10-4 торр
1 мбар
15. Наиболее высокое разрешение имеет
фотолитография
ионно-лучевая литография
электронно-лучевая литография
16. Резисты на основе полиметилметакрилата обладают большей чувствительностью
к потоку ионов
к потоку электронов
к потоку квантов УФ излучения
к потоку рентгеновского излучения
17. От каких факторов зависит минимальный диаметр ионного пучка
яркости ионного-источника
силы тока луча
коэффициента сферической абберации фокусирующей системы
20
фокусного расстояния фокусирующей системы
глубины фокуса фокусирующей системы
18. Яркость ионных источников измеряется в
А/(м2·стер)
ион/(см2·стер)
А/м2
А/стер
19. Коэффициент распыления сильнее всего зависит от
типа ионов
типа мишени
энергии ионов
плотности мишени
20. Какой вид ионного травления обладает наибольшей селективностью
физическое
плазмохимическое
ионно-химическое
21. Какой вид ионного травления обладает наибольшей анизотропией
физическое
плазмохимическое
ионно-химическое
22. Основными характеристиками высокомолекулярных органических резистов являются
чувствительность
контрастность
разрешающая способность
плотность микродефектов
адгезия к материалам
термическая и химическая устойчивость
23. К ионно-лучевым методам исследования поверхности можно отнести
вторичную ионную масс-спектрометрию
рентгеновский спектральный микроанализ
просвечивающую электронную микроскопию
дифракцию медленных и быстрых электронов
24. Наибольший ток ионного пучка обеспечивают
полевые источники ионов
дуоплазмотроны
источники ионов с поверхностной термической ионизацией
источники с дуговым разрядом
25. Для какого сорта ионов будут наблюдаться максимальные коэффициенты распыления
Ar
Kr
Xe
He
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 шесть вопросов из приводимого ниже перечня. Ответ на
каждый вопрос оценивается из 3 баллов. Студент на письменном экзамене может набрать до
18 баллов.
Результат экзамена (максимум 50 баллов) определяется как сумма тестовой и
письменной частей.
21
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ по дисциплине
КОРПУСКУЛЯРНО ФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Свойства лазерного излучения.
Электронно-лучевая обработка.
Взаимодействие ионов с монокристаллами. Каналирование.
Лазерная резка.
Нетермические электронные процессы. Реакции, индуцированные радикалами.
Система вытягивания и ускорения ионов.
Принцип работы лазера и его устройство.
Общая характеристика и особенности электронно-лучевых процессов.
Образование радиационных дефектов при ионной бомбардировке. Отжиг
радиационных дефектов.
Лазерная пайка.
Электронно-лучевое нанесение покрытий из сплавов и химических соединений.
Ионно-лучевая литография.
Лазерные микротехнологии.
Электронно-лучевая литография.
Источники ионов.
Прошивка отверстий лазерным лучом.
Термическая размерная электронно-лучевая обработка.
Система сепарации ионов.
Нагревание материала лазерным лучом.
Типовая электронно-лучевая установка.
Пробеги ионов в твердом теле и их распределение.
Лазерная сварка.
Обработка не сфокусированным пучком электронов.
Ионное распыление и получение тонких пленок.
Размерная обработка материалов и получение тонких пленок с помощью лазерных
технологий.
Электронно-лучевое испарение материалов.
Система фокусировки и сканирования ионного пучка.
Лазерное осаждение тонких пленок.
Размерная обработка массивных образцов в электронно-лучевой технологии.
Ионный синтез. Ионная металлургия.
Типовая лазерная технологическая установка.
Электронно - стимулированное травление.
Оборудование ионного распыления.
Термическая обработка и закалка лазерным лучом.
Электронно-лучевое испарение материалов.
Типовая ионно-лучевая установка.
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1. Светцов, В. И, Смирнов, С. А. Корпускулярно-фотонные процессы и технологии.Иваново,
2009. 276 с. (80 экз.)
2. Аброян, И.А., Андронов, А.Н., Титов, А.И. Физические основы электронной и ионной
технологии .— М.: Высш. шк., 1984 .— 320с. (52 экз.)
3. Вендик, О.Г., Горин, Ю.Н., Попов, В.Ф. Корпускулярно-фотонная технология .— М.:
Высш. шк., 1984 .— 240с. (10 экз.)
4. Попов, В.Ф., Горин, Ю.Н. Процессы и установки электронной технологии .— М.: Высш.
шк., 1988 .— 255с. (1 экз.)
б) дополнительная литература:
1. Дьюли, У. Лазерная технология и анализ материалов .— М.: Мир, 1986 .— 504 с. (2 экз.)
2. Методы нанолитографии : достижения и перспективы : [моногр.] / Г. С. Константинова [и
22
др.]. - Ростов н/Д : Терра-принт, 2008. - 112 с. : ил. - Библиогр. : с. 110-111. (1 экз.)
в) программное обеспечение
- СИСТЕМНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА: Microsoft Windows XP, Microsoft Vista
- ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА: Microsoft Office 2007, Mozilla FireFox
- СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ: СДО Moodle, SunRAV
BookOffice Pro, SunRAV TestOfficePro.
Электронные учебные ресурсы:
- тренировочные и контрольные тесты по каждому модулю http://edu.isuct.ru в категории
ТПиМЭТ;
- Автономный гипертекстовый электронный учебник http://plasma.isact.ru/book/kft/ (доступен
только из локальной сети университета);
- Текст лекций с контрольными вопросами для самопроверки, задачами для практических
занятий и глоссарием в электронном учебнике СДО ИГХТУ Moodle http://edu.isuct.ru
категория ТПиМЭТ.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
- база данных по технологическим установкам литографии, ионной имплантации,
электронно-лучевого испарения, вакуумно-плазменного травления, окисления
http://plasma.isact.ru (доступена только из локальной сети университета).
12.
Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
Лекции по дисциплине проводятся в аудитории, оснащенной видеопроектором.
Практические занятия проводятся в дисплейном классе кафедры (11 ПЭВМ типа Pentium4).
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и
ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.
Автор _________________________
(Смирнов С.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)
23