Экспериментальные методы исследования и основы метрологии нанообъектов

Описание курса

Дисциплина «Экспериментальные методы исследования и основы метрологии нанообъектов» относится к базовой части цикла профессиональных дисциплин. Примерным учебным планом и примерной рабочей программой дисциплины предусмотрены аудиторные занятия (лекции, лабораторные работы), а также организация самостоятельной работы студентов. Целью изучения настоящего курса является получение знаний по основам теории и практики измерений различных физических величин объектов, включая нано- и микрообъекты. Подробно рассматриваются принципы и процедуры измерений, принципы эталонирования, структура и блок-схемы измерительных устройств и систем. Особое внимание уделяется исчислению ошибок измерений: в этой связи рассматриваются основные функции распределения, и критерии соответствия полученных экспериментальных распределений и предполагаемых теоретических функций. Введены представления о точечных и интервальных оценках (распределение Стьюдента). Рассмотриваются ограничения на процессы измерений со стороны материалов, приборов, схем и систем, а также размерные, квантовомеханические, термодинамические, электромагнитные и информационные ограничения. На основе представлений о статистических флуктуациях частиц, энергии и температуры, проведено рассмотрение основных типов электрических шумов. Большое внимание уделено методологическим и техническим проблемам метрологии наноразмерных объектов. Рассмотрен ряд основополагающих физических принципов и измерительных методик на их основе, положенных в основу измерений физических величин объектов с метрической шкалой широкого диапазона: высокоэнергетических частиц, квазичастиц, макромолекул, нано-, микро- и макрообъектов. В курсе представлены основы метрологии с акцентом на проблемы и принципиальные трудности метрологического обеспечения измерений параметров нанообъектов. Базовые методы исследований, представленные в настоящем курсе, классифицированы в следующие основные группы: - методы, основанные на эффектах термоактивации и термостимуляции проводимости (методы термостимулированных токов; методы термостимулированного разряда конденсатора, термоактивационно-полевые методы исследований процессов переноса заряда в неупорядоченных системах, и т.д.); - малосигнальные методы исследований слоистых систем на переменном токе(C-V, G-Vметоды измерений профилей подвижности и концентрации в барьерных структурах, и т.д.); - методы исследований автоэмиссионных характеристик и характеристик вторичной эмиссии приборов и устройств на основе углеродных наноструктур (автоэмиссионные среды на основе углеродных нанотрубок и графеновых «перьев», умножители потока электронов на основе эффекта вторичной эмиссии из микро- (нано) структурированных алмазных пленок, и т.д.); Дисциплина базируется на усвоении разделов высшей математики, общей физики, квантовой механики, электротехники, радиоэлектроники, физики полупроводников и физики полупроводниковых приборов.