shkolakz.ru 1
Правительство Российской Федерации



Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"



Московский институт электроники и математики Национального

исследовательского университета "Высшая школа экономики"


Факультет электроники и телекоммуникаций


Программа дисциплины «Компьютерное моделирование процессов нанотехнологии»


для направления 210602.65 «Наноматериалы» подготовки специалиста


Автор программы: Новоселова Е.Г., к.ф.-м.н., enovoselova@hse.ru

Одобрена на заседании кафедры «Микросистемная техника, материаловедение и технологии» «___»____________ 2012 г

Зав. кафедрой Кулагин В.П.


Рекомендована секцией УМС «___»____________ 20 г

Председатель


Утверждена УС факультета «___»_____________20 г.

Ученый секретарь ________________________


Москва, 2012

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.


1. Цели освоения дисциплины.


Целью освоения дисциплины являются:

-получения систематизированного представления о физических принципах, лежащих в основе моделирования материалов на атомном уровне;

- формирование у студентов знаний об основных методах компьютерного моделирования наносистем;

- овладение навыками использования современных компьютерных программ для моделирования процессов нанотехнологии.

Базовыми дисциплинами являются Физика, Математика, Квантовая механика, Методы математического моделирования, Физикохимия наночастиц и наноматериалов.

  1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.


(Требования к знаниям, умениям и навыкам, приобретенным в результате изучения дисциплины)

В результате изучения дисциплины студенты должны иметь основные представления о принципах атомистического моделирования конденсированных сред. Уметь проводить расчеты базовых технологических процессов. Владеть навыками использования специализированных программ для моделирования.



  1. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

5










Общая трудоемкость дисциплины

70

70










Аудиторные занятия

34

34










Лекции (Л)

17

17










Практические занятия (ПЗ)

17

17








Семинары (С)

-

-










Лабораторные работы (ЛР)

-

-










И (или) другие виды аудиторных занятий

-

-










Самостоятельная работа

36

36










Домашнее задание

36

36










Расчетно-графические работы
















Реферат

-

-









И (или) другие виды самостоятельной работы


-

-










Вид итогового контроля

(зачет, экзамен)

зачет

зачет












( В первой графе таблицы указываются виды аудиторных и самостоятельных занятий студентов. Во второй графе указывается общая трудоемкость дисциплины в часах в соответствии с ГОС ВПО, объем аудиторных и объем самостоятельных занятий в соответствии с примерным учебным планом. В третьей графе указываются номера семинаров, в которых предусматривается каждый вид учебной работы и вид итогового контроля по дисциплине )



  1. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.



№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ (или С)

ЛР

1

Методология компьютерного моделирования наносистем

4

-




2

Основы метода молекулярной динамики

10

 6

-

3

Моделирование материалов и процессов


3

 11

 -



4.2. Содержание разделов дисциплины.


( Указывается название каждого раздела и его содержание)

Раздел 1. Методология компьютерного моделирования наносистем.

Методологические принципы вычислительной нанотехнологии. Межатомные взаимодействия в конденсированных средах. Парные потенциалы. Межатомные потенциалы для сплавов.


Раздел 2. Основы метода молекулярной динамики

Физические основы метода молекулярной динамики. Математическая модель статистической системы. Численный алгоритм решения системы уравнений движения. Оценка макроскопических характеристик статистической системы. Оценка коэффициентов переноса в методе молекулярной динамики. Моделирование фазовых переходов методом молекулярной динамики.


Раздел 3. Моделирование материалов и процессов

Основы метода Монте-Карло. Алгоритм Метрополиса. Генераторы случайных чисел. Моделирование процессов переноса.


Практические занятия



№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование практических занятий

Трудо-емкость

(часы)

1.

2

Метод молекулярной динамики. Описание начальной конфигурации системы частиц. Расчет значений ускорений частиц и потенциальной энергии системы . Расчет координат, составляющих скорости и ускорений вдоль координатных осей.

6

2.

3


Моделирование процессов диффузии

6

3.

3

Моделирование процесса ионной имплантации

5



Тематика домашних заданий.

    1. Формирование биполярного транзистора с помощью диффузии.

    2. Моделирование процессов напыления



Лабораторный практикум не предусмотрен


6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

6.1. Рекомендуемая литература.

Основная

1. С.В.Поршнев. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MatLab. М.:Горячая линия – Телеком, 2003, 592 с.

2. Ибрагимов И.М., Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф. Основы компьютерного моделирования наносистем. СПб: Лань, 2010, 384 с.


Дополнительная

1.Рит М. Наноконструирование в науке и технике. Введение в мир нанорасчета. Ижевск: РХД, 2005, 379 с.

2.Мансури Г.А. Принципы нанотехнологии. Исследование конденсированных веществ малых систем на молекулярном уровне. М.: Мир, 2008.


6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Математический пакет MatLab. Программа молекулярной динамики XMD.


7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Дисплейный класс, оснащенный персональными компьютерами .