Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов




Скачать 189.38 Kb.
НазваниеРабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов
Дата конвертации31.05.2013
Размер189.38 Kb.
ТипПрограмма дисциплины


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

Моделирование химико-технологических процессов

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

Целью освоения дисциплины является изучение современных систем математического моделирования и оптимизации технологических процессов, позволяющих глубже понимать сущность процессов, используемых в производстве изделий твердотельной электроники, а также планирования экспериментальной работы и обработки экспериментальных данных с использованием электронно-вычислительных машин.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина относится к дисциплинам вариативной части модуля профессиональной подготовки, базируется на результатах изучения дисциплин естественно-научного цикла и, в том числе математики, физики, информатики, а так же дисциплин профиля: «Технология материалов твердотельной электроники», «Процессы микро и нанотехнологий». Для успешного усвоения дисциплины студент должен

знать:

  • технологию работы на ПК в современных операционных средах, основные методы разработки алгоритмов и программ, структуры данных, используемые для представления типовых информационных объектов, типовые алгоритмы обработки данных;

  • основы физики вакуума, плазмы и твердого тела; принципы использования физических эффектов в вакууме, плазме и в твердом теле в приборах и устройствах вакуумной, плазменной, твердотельной, микроволновой и оптической электроники; их конструкции, параметры и характеристики и методы их моделирования;

  • физические и физико-химические основы технологии производства изделий электроники;

уметь:

  • применять математические методы, физические и химические законы для решения практических задач;

владеть:

  • методами решения дифференциальных и алгебраических уравнений, дифференциального и интегрального исчисления, аналитической геометрии, теории вероятностей и математической статистики, математической логики, функционального анализа;

  • сведениями о технологии изготовления материалов и элементов электронной техники.

Освоение данной дисциплины как предшествующей необходимо при изучении следующих дисциплин:

  • Технология и оборудование производства изделий электронной техники;

  • Корпускулярно-фотонные процессы и технологии;

  • Нанотехнологии в электронике.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины


  • способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);

  • способен составлять математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного математического результата (ПК-8);

  • 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);

  • способностью разрабатывать модели исследуемых процессов, материалов, элементов, приборов и устройств электронной техники (ПК-34).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:


знать:

  • методы идентификации математических описаний технологических процессов на основе экспериментальных данных;

  • методы построения эмпирических (статических) и физико-химических (теоретических) моделей химико-технологических процессов;

  • основы программирования на языке высокого уровня


уметь:

  • применять методы вычислительной математики и математической статистики для решения конкретных задач моделирования процессов химической технологии;

  • применять полученные знания при компьютерном моделировании и экспериментальном исследовании физических процессов, лежащих в основе принципов работы приборов и устройств твердотельной электроники;

  • проводить планирование эксперимента и обработку экспериментальных данных

  • технически грамотно обосновать алгоритм и разработать программу управления технологическим процессом, обеспечивающим заданные параметры изделия.


владеть:

  • методами математической статистики для обработки результатов активных и пассивных экспериментов, пакетами прикладных программ для моделирования химико-технологических процессов;

  • информацией об областях применения и перспективах развития материалов твердотельной электроники и приборов на их основе;

  • навыки работы на современных персональных ЭВМ.


4. Структура дисциплины Технология материалов твердотельной электроники

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц, 144 часов.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

5

6

7

8

Аудиторные занятия (всего)

68







68




В том числе:
















Лекции

34







34




Практические занятия (ПЗ)
















Семинары (С)
















Лабораторные работы (ЛР)

34







34




Самостоятельная работа (всего)

76







76




В том числе:
















Курсовой проект (работа)

-




-







Расчетно-графические работы

-




-







Реферат
















Оформление отчетов по лабораторным работам

20







20




подготовка к текущим занятиям, коллоквиумам

56







56




Подготовка к экзамену
















Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

диф. зачет







д.з.




Общая трудоемкость час

зач. ед.

144







144




4







4





5. Содержание дисциплины

Модуль 1. Математическое моделирование. Элементы регрессионного анализа и планирования эксперимента.

Моделирование технологических процессов, основные понятия и свойства технологических систем, классификация моделей; понятие о вычислительном технологическом эксперименте, регрессионный анализ при пассивном и активном факторном эксперименте, построение регрессионных моделей; оптимизация технологических процессов.

Физическое моделирование. Математическое моделирование. Построение математических моделей. Алгоритмизация математических моделей. Адекватность математических моделей реальным объектам.


Модуль 2. Работа с математической системой Mathcad

Вычисление и математический анализ, форматирование объектов, графическая визуализация, символьные вычисления, функции пользователя и рекурсивные функции, модульное программирование, работа с массивами, векторами и матрицами, векторные и матричные функции, сохранение и использование данных.

Применение численных методов. Решение линейных, нелинейных уравнений и их систем. Решение дифференциальных уравнений (задача Коши, краевая задача).

Методы обработки экспериментальных данных. Функции сглаживания. Интерполяция (линейная, сплайновая, глобальная) и экстраполяция. Аппроксимация экспериментальных данных. Статистическая обработка данных.


Модуль 3. Теоретические основы процесса ионной имплантации. Методы моделирования процесса ионной имплантации.

Ионная имплантация, механизмы торможения ионов. Теория Линдхарда-Шарффа-Шлотта, диффузионная модель Бирсака. Эффект каналирования. Системы координат при моделировании ионной имплантации. Моделирование ионной имплантации методом Монте-Карло. Аналитические аппроксимации распределения ионов. Функции Гаусса. Распределения Пирсона-IV. Аналитические аппроксимации распределения ионов, учитывающие эффект каналирования. Распределения постимплантационных дефектов. Особенности моделирования ионной имплантации в многослойных мишенях. Эффект распыления мишени. Имплантация и распыление; боковое уширение распределения ионов, диффузионные эффекты; отжиг имплантированных структур.

Модуль 4. Теоретические основы процесса диффузии примесей. Методы моделирования процесса диффузии примесей. Особенности диффузии различных типов примеси.

Основные механизмы диффузии примесей в кристаллической решетке. Связанная диффузия. Коэффициент диффузии, зависимость от температуры и концентрации носителей. Модель связанной диффузии, основные уравнения. Граничные и начальные условия в моделировании диффузии. Моделирование кластеризации примеси. Особенности диффузии различных типов примеси. Взаимное влияние примесей в процессе диффузии. Неравновесные эффекты при диффузии, двумерное моделирование диффузионных процессов, диффузия при низкой и высокой концентрации примеси, система моделирования диффузионных процессов методом конечных элементов.

Модуль 5. Теоретические основы процесса окисления кремния. Методы моделирования процесса термического окисления.

Термическое окисление кремния. Модель Дила-Гроува, вывод основного уравнения. Константы линейного и параболического роста. Начальный этап процесса окисления. Механизмы возникновения механических напряжений. Основные этапы численного моделирования процесса окисления. Влияние окислительной атмосферы на процесс диффузии. Моделирование диффузии в присутствии подвижных границ. Моделирование сегрегации примеси. Модель Массуда. Моделирование двумерного окисления. Силицидизация.

Модуль 6. Моделирование процессов травления и осаждения, фотолитографии.

Физико-химические и геометрические модели травления/осаждения слоев. Алгоритм струны. Модель баллистического осаждения. Параметры моделей травления/осаждения.

Основные этапы численного моделирования литографии. Расчет изображения на поверхности фоторезиста. Расчет интенсивности освещения в пленке фоторезиста. Моделирование процесса проявления.


Модуль 7. Моделирование процессов выращивания монокристаллов из расплава

Влияние примесей на свойства получаемых монокристаллов. Поведение примесей при выращивании кристаллов из расплава. Коэффициент распределения. Выращивание монокристаллов с равномерным распределением примеси по поперечному сечению и длине. Оценка однородности полупроводников.


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

5

6

7

1

Технология и оборудование производства изделий электронной техники







+

+

+

+

+

2

Корпускулярно-фотонные процессы и технологии







+

+

+

+




3

Нанотехнологии в электронике







+

+

+

+





5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

Практ.

Зан.

Лаб.

Зан.

Семин

СРС

Все-го

час.

1.

Математическое моделирование. Элементы регрессионного анализа и планирования эксперимента

2




-




6

8

2.

Работа с математической системой Mathcad

2




9




12

23

3.

Теоретические основы процесса ионной имплантации. Методы моделирования процесса ионной имплантации

6




5





12

23

4.

Теоретические основы процесса диффузии примесей. Методы моделирования процесса диффузии примесей. Особенности диффузии различных типов примеси

6




5




12

23

5.

Теоретические основы процесса окисления кремния. Методы моделирования процесса термического окисления

6




5




12

23

6.

Моделирование процессов травления и осаждения, фотолитографии

6




5




11

22

7.

Моделирование процессов выращивания монокристаллов из расплава

6




5




11

22


6. Лабораторный практикум

Лабораторный практикум состоит из двух частей:

1. Ознакомление с работой в системе Mathcad

  • Решение уравнений и систем уравнений.

  • Работа с массивами.

  • Обработка экспериментальных данных: метод наименьших квадратов, сглаживание, интерполяция, экстраполяция, аппроксимация.

  • Решение дифференциальных уравнений и их систем (задача Коши, краевая задача).

2. Моделирование технологических процессов: диффузии, имплантации, окисления, выращивания монокристаллов, кинетические задачи


7. Практические занятия (семинары)

Практические занятия по данной дисциплине не планируются


8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Курсовые проекты или работы по данной дисциплине не планируются


9. Образовательные технологии и методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Чтение лекций по данной дисциплине проводится как в классической форме, так и с использованием мультимедийных презентаций. 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 проведении лабораторного практикума необходимо создать условия для максимально самостоятельного выполнения лабораторных работ. Поэтому при проведении лабораторного занятия преподавателю рекомендуется:

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

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

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

  4. Проверить и выставить оценку за отчет.

При организации внеаудиторной самостоятельной работы по данной 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 - 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:

  • лабораторные работы – 50 баллов (из расчета за 1 лабораторную работу (выполнение, отчет, защита) 10 баллов);

По дисциплине запланирован дифференцированный зачет, для получения которого студент должен выполнить индивидуальное задание по моделированию технологического процесса, оцениваемое в 50 баллов.

11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

Основная:

  1. Гартман, Т. Н. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов: учеб. пособие для вузов / Т. Н. Гартман, Д. В. Клушин. - М.: Академкнига, 2006. - 416 с.

  2. Рудобашта, С. П., Карташов, Э. М. Диффузия в химико-технологических процессах : учеб. пособие для вузов по направлениям подготовки в области техники и технологии / С. П. Рудобашта, Э. М. Карташов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М. : КолосС, 2010. - 478 с.

  3. Барыбин, А. А. Физико-технологические основы электроники / А.А. Барыбин, В.Г. Сидоров; под общ. ред. А. А. Барыбина. - СПб: Лань, 2001. - 268 с.

  4. Холоднов, В. А., Дьяконов, В. П., Иванова, Е. Н., Кирьянова, Л. С. Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов.: Практическое руководство. - СПб.: АНОНПО «Профессионал», 2003.- 480 с.

  5. Чернявский, С. Р. Математическое моделирование в технологии материалов и изделий электронной техники. Иваново, 1995. - 63с.


б) дополнительная литература:

Дополнительная:

  1. Максимов, А.И. Модели и моделирование в научных исследованиях : учеб. пособие по курсу " Методология научных исследований". Иваново, 2006. - 87 с.

  2. Тихонов А.Н., Уфимцев М.В. Статистическая обработка результатов экспериментов: Учебное пособие. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988.-174 с.


5. ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ.

в) программное обеспечение

  • СИСТЕМНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА: Microsoft Windows XP, Microsoft Vista

  • ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА: Microsoft Office 2007 Pro, FireFox

  • СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ: Mathcad v.14.

12. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

Лекции по дисциплине проводятся в аудитории, оснащенной видеопроектором. Лабораторные занятия проводятся в дисплейном классе кафедры (10 ПЭВМ типа Pentium).

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

Автор (Холодкова Н.В.)

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)


Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconРабоч ая учебная программа дисциплины Технология материалов твердотельной электроники
Целью освоения дисциплины является изучение общих подходов к описанию и анализу технологических процессов, а так же сущности и назначения...

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconРабочая программа учебной дисциплины «математическое моделирование»
Целью дисциплины является изучение основ математического моделирования химико-технологических процессов на тэс и аэс

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconРабоч ая учебная программа дисциплины Процессы микро- и нанотехнологий
Изучить физико-химические основы технологических процессов формирования элементов и структур интегральных микросхем, печатных (коммутационных)...

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconРабочая программа учебной дисциплины «моделирование химико-технологических процессов»
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр, специальное звание «бакалавр техники и технологий»

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconРабоч ая учебная программа дисциплины Теоретическая электрохимия
Это одна из основных теоретических дисциплин профиля, ибо без знания теоретической электрохимии невозможны сознательные и эффективные...

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconПрограмма учебной дисциплины «процессы и аппараты химической технологии»
Моделирование химико-технологических процессов (8-й семестр), Химические реакторы (7-ой семестр), Системы управления химико-технологическими...

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconРабоч ая учебная программа дисциплины Материалы электронной техники
Это одна из основных дисциплин профиля, ибо без знания физико-химических характеристик материалов и протекающих в них физических...

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconРабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация технологических процессов для специальности 260901. 65 “Технология швейных изделий” заочной формы обучения
Курс «Моделирование и оптимизация технологических процессов» является прикладной наукой, занимающейся вопросами моделирования рациональных...

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconРабочая программа дисциплины «Моделирование и оптимизация технологических процессов»
Целью дисциплины является освоение магистрантами вопросов моделирования и оптимизации сложных технологических процессов, для решения...

Рабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов iconРабоч ая учебная программа дисциплины Физи ческая химия материалов и процессов электронной техники
Целями освоения дисциплины являются изучение физико-химических основ получения материалов путем кристаллизации в различных условиях,...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница