Реферат на тему «использования ИТ в Лабораторном сопровождении специальных курсов лекций по изучению электронных состояний и процессов в наноструктурированных конденсированных средах» Магистрант физического факультета кафедры физики полупроводников и наноэлектроники Харченко Андрей Андреевич Руководители: доцент кафедры кафедры физики полупроводников и наноэлектроники канд. физ.-мат. наук Лукашевич Михаил Григорьевич, доцент Кожич Павел Павлович БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра "Физика полупроводников и наноэлектроники" физического факультета МИНСК 2010

В данном реферате рассмотревается использование ИТ возможностей в лабораторном практикуме по физике на примере лабораторной работы цикла «Современные методы исследования полупроводниковых материалов» «изучение оптических характеристик наноструктурированных композитов, синтезированных ионной имплантацией полимерных плёнок». 2 В лабораторном практикуме наиболее используемы программы: Microsoft Excel Microsoft Office Access Mathcad Matrix Laboratory Origin

Тонкие пленки полиимида (ПИ) имплантированы ионами бора с энергией 100 кэВ в интервале доз D= – ион/cм 2 на ионно-лучевом ускорителе ИЛУ-3. Спектры отражения и пропускания в интервале длин волн 200 – 800 нм регистрировались при комнатной температуре на двухлучевом спектрофотометре SPECORD UV VIS, а также в диапазоне 200 – 1100 нм на однолучевом спектрофотометре PROSKAN. Описание лабораторной работы «изучение оптических характеристик наноструктурированных композитов, синтезированных ионной имплантацией полимерных плёнок». 3

Для студентов предлагается следующая методика выполнения работы: Изучение классических оптических свойств твердых тел; Изучение особенностей электронных свойств в наноструктурированных композитных тел; Проведение экспериментальных исследований предлагаемых образцов и обработка результатов В работе приводятся современные теоретические представления об оптических характеристиках углеродных композиционных материалов, базирующиеся на представлении об оптической щели Тауца и электромагнитной теории Ми, которые позволяют определить размер и концентрацию формирующихся металло-углеродных нанокластеров в полимерной матрице. 4

Применение программы SRIM 2006 в лабораторной работе изучение оптических характеристик наноструктурированных композитов, синтезированных ионной имплантацией полимерных пленок Для решения одного из заданий лабораторной работы, а именно расчета пробегов ионов в веществе, студенту предлагается воспользоваться рядом программ содержащих возможность расчёта пробегов: SRIM, TRIM, TRIDYN. Предпочтение, по мнению разработчиков лабораторной работы и преподавателей, отдаётся программе SRIM Так как данная программа адаптирована под современные операционные системы, имеет улучшенный алгоритм расчёта программ. Так же, что наиболее важно, программа содержит информацию, о тех полимерах, которые используются в лабораторной работе. Программа позволяет, задав тип иона, энергию имплантации, материал, в который происходит имплантация, рассчитать среднею глубину проникновения имплантируемых ионов, их распределение по глубине, а так же распределение элементов образовавшихся в ходе процесса имплантации. Информация представляется как в графическом, так и цифровом виде. Полученная в ходе расчетов информация служит, как ответ на поставленный вопрос в лабораторной работе, так и для проведения дальнейших исследований и расчётов. В частности расчётов размеров углеродных кластеров образовавшихся в процессе ИИ полимеров. Использование программы SRIM 2006 позволяет ускорить процессы расчётов, по сравнению с ручной обработкой, что существенно сокращает затраченное время, тем самым оставляя возможность для более глубоких исследований. Таким образом ИТ позволяет готовить более квалифицированных специалистов, с учётом необходимости сохранения теоретических знаний принципов работы данных программ. 5

Применение программа Origin в лабораторной работе изучение оптических характеристик наноструктурированных композитов, синтезированных ионной имплантацией полимерных пленок Программа Origin используется в лабораторной работе для построения графиков. Пример спектры пропускания и отражения исходной и имплантированных ионами серебра полиимидных плёнок рисунки 1 и 2. Использование программа Origin позволяет ускорить построение графиков, проводить аппроксимацию, проводить не сложные математические операции с данными полученными в ходе выполнения лабораторной работы. Построенные в программе Origin графики удобны для визуальной обработки, что позволяет получить представление о свойствах исследуемых материалов. Благодаря использованию данной программы студенты повышают свой уровень или обучаются построению графиков, их обработки, а так же сопоставлению элементов полученных на графиках с реальными свойствами вещества. 6

Рисунок 3 Спектры пропускания (а), отражения с имплантированной стороны (б) и отражения с имплантированной стороны (в) исходной – 1 и имплантированных ионами серебра плёнок полиимида дозами D, cм -2 : 2 –0, ; 3 – 0, ; 4 – 0, ; 5 – 1,10 17 ; 6 – 1, при плотности ионного тока 4 мкА/см 2 ; 7 – при плотности ионного тока 8 мкА/см 2 а)а) в) Примеры графиков построенных в Origin 7 б)

В данной работе показано, что процесс подготовки высококвалифицированных специалистов в современных условиях невозможно без использования информационных технологий. На примере лабораторной работы изучение оптических характеристик наноструктурированных композитов, синтезированных ионной имплантацией полимерных пленок показано, что использование ИТ в учебном процессе позволяет: Обучить студента, по средствам ИТ упростить и ускорить процесс обработки данных полученных в ходе эксперимента. Дать знания об использовании современных программ по расчётам физических процессов. Заключение: 8

Спасибо за внимание.