Техника физического эксперимента (практикум)

к.ф.-м.н. А. Ф. Шевчун

Аннотация

Практикум включает ряд задач, выполнение которых позволит студентам освоить некоторые важные методики, использующиеся в экспериментальной физике твердого тела. Сюда включено ознакомление с пакетом LabView, наиболее часто применяемым в лабораториях для автоматизации эксперимента, задача по фотолитографии, без которой немыслима современная технология изготовления низкоразмерных структур, а также задачи, позволяющие студентам освоить основы низкотемпературного эксперимента, методики создания высокого давления, работы с низкоразмерными полупроводниковыми структурами. Работы выполняются подгруппами по 3-4 студента.

Программа курса

1. Освоение пакета LabView для компьютеризации эксперимента.
   
   Изучение RS-232 и GPIB интерфейсов. Организация подключения ПК к экспериментальным приборам, имеющим интерфейс RS-232 и/или GPIB, обращение к приборам при помощи терминалов LabVIEW. Типы данных используемые в LabVIEW . Инструментальный набор, Библиотеки терминалов и функций LabVIEW. Алгоритмы периодического опроса приборов и последовательностей, вывод данных на график и запись данных в текстовый файл, решение уравнений. Разработка и реализация алгоритмов передачи управляющих команд прибору. Алгоритм снятия вольтамперных характеристик с реальных физических объектов. Исследования электронно-транспортных свойств по 4х точечному методу. Калибровка термометра.


2. Основы фотолитографии.
   
   Фоторезисты, фотошаблоны, технологические операции процесса фотолитографии, напыление алюминиевой пленки на стекло или кремнгиевую подложку, изготовление методом фотолитографии дифракционнгой решетки. Измерение длины волны лазера из анализа картины рефлексов, полученных при отражении лазерного луча от изготовленной структуры.


3. Исследование влияния гидростатического давления на точку Кюри ферромагнетика.
   
   Ознакомление с основными методами создания и измерения давления, калибровка манганинового датчика давления в диапазоне 0-2.5 кбар. Снятие зависимости смещения температуры Кюри сплава Fe- Ni от величины всестороннего давления.


4. Изучение второго звука в жидком гелии.
   
   Ознакомление с основами криогенной техники, жидкий гелий, первичная температурная шкала. Физические характеристики болометров (сверхпроводящих пленок). Калибровка термометра и болометра. Второй звук в сверхтекучем гелии. Свойства резонатора, определение скорости волны по положению резонансов. Исследование температурной зависимости скорости второго звука.


5. Наблюдение квантового эффекта Холла в гетероструктуре на основе GaAs.
   
   Освоение правил работы с криостатом и сверхпроводящим соленоидом; монтаж образца, запись диагональной и холловской компонент магнитосопротивления гетероструктуры на основе GaAs в функции магнитного поля при низкой температуре; обработка полученных результатов: вычисление концентрации и подвижности двумерных электронов..


6. Полупроводниковые квантовые точки.
   
   Ознакомление с методами синтеза и анализа полупроводниковых квантовых точек. Синтез наноразмерных частиц CdTе; регистрация спектра поглощения коллоидного раствора; электронно-микроскопическое определение размеров частиц, иммобилизованных на подложке; сопоставление с расчетными спектрами и литературными данными для других II-VI полупроводников.