Згідно пункту 15, статті 62 Закону України “Про вищу освіту” особи, які навчаються у закладах вищої освіти, мають право на вибір навчальних дисциплін у межах, передбачених відповідною освітньою програмою та навчальним планом, в обсязі, що становить не менш як 25 відсотків загальної кількості кредитів ЄКТС, передбачених для даного рівня вищої освіти. При цьому здобувачі певного рівня вищої освіти мають право вибирати навчальні дисципліни, що пропонуються для інших рівнів вищої освіти, за погодженням з керівником відповідного факультету чи підрозділу.”
Відповідно, студенти фізико-технічного факультету обирають навчальні дисципліни в межах, передбачених навчальним планом, за яким вони навчаються згідно обраних спеціальностей та у відповідності до Положення про порядок реалізації здобувачами вищої освіти ДВНЗ “Прикарпатський національний університет імені В. Стефаника” права на вільний вибір навчальних дисциплін затвердженого Наказом № 271, від 24.06.2016.
Положення про право на вільний вибір навчальних дисциплін
Спеціальність “Прикладна Фізика та Наноматеріали” (Бакалавр):
2 курс
1. Методи отримання наноматеріалів
Мета курсу: ознайомлення студентів з новими можливостями сучасної фізики, зокрема, матеріалознавства, завдяки переходу від макро- спочатку до мікро-, а тепер і до наносвіту. У курсі розглянуті питання, які тосуються класифікації наноматеріалів, методів їх отримання, дослідження, а також розглянуто існуючі та перспективні напрямки практичного застосування матеріалів нанорозмірів.
Зміст дисципліни. Методи синтезу наноматеріалів. Отримання напівпровідникових наноматеріалів: літографія, епітаксія. Самоорганізація та самозбірка у нанотехнологіях. Основні властивості самоорганізованих систем. Використання самоорганізації в нанотехнологіях. Методи хімічного збирання поверхневих наноструктур. Методи отримання вуглецевих наноматеріалів. Дослідження топографії поверхні твердих тіл методом атомно-силовий мікроскопії в контактному режимі. Дослідження топографії поверхні твердих тіл методом атомно-силовий мікроскопії в безконтактному режимі. Принцип роботи і будова електронного просвічуючого мікроскопа у вивченні структури твердих тіл. Практичне застосування наноматеріалів. Одноелектронний транзистор. Квантовий комп’ютер. Гетероструктури – основа сучасних напівпровідникових технологій. Гетероструктури з квантовими ямами і над ґратками. Самоорганізація наночастинок.
2. Фізика твердого тіла
Математичне планування і оптимізація фізичного експерименту
Метою курсу: є засвоєння студентами основ теорії математичного планування фізичного експерименту, вміння означувати та вибирати ефективні параметри оптимізації та вміння розраховувати і фіксувати значущі технологічні фактори, використовуючи для цього «метод розмірностей».
Зміст дисципліни: Вивчення основ теорії математичного планування експерименту. Основні визначення методу математичного планування. Поняття параметру оптимізації. Фактори. Вивчення основ теорії математичного планування експерименту. Поняття про метод розмірностей фізичних величин. Вибір моделі. Послідовність проведення та реалізації експерименту. Повний та дробовий факторний експеримент. Математичний апарат регресійного аналізу. Матриця планування експерименту. Застосування теорії математичного планування експерименту та фізико-хімічна інтерпретація гіперповерхонь відгуку та регресійних рівнянь. Проведення експерименту. Обробка результатів експериментів. Прийняття рішень після побудови моделей. Круте сходження по поверхні відгуку. Опис майже стаціонарної області. Дослідження майже стаціонарної області представленої поліномами 2-го порядку. Фізико-хімічна інтерпретація результатів дослідів. Досвід застосування математичних методів планування експерименту.
4 курс
3. Комп’ютерне моделювання
Мета курсу: ознайомити студентів з основними поняттями програмування, методами дотичних Ейлера, Ейлера – Крамера розв’язування рівнянь руху, принципом суперпозиції, Фур’є перетворенням, законами молекулярної динаміки, законами електричних і магнітних полів, чисельним розв’язування рівняння Пуассона, методом релаксації, принципом Ферма, функціями, що характеризують перколяцію, якісними характеристики квадратичного відображення, класичними методами чисельного інтегрування.
Зміст дисципліни. Значення комп’ютера у фізиці, природа чисельного моделювання. Методи чисельного розв’язування ньютонівських рівнянь руху. Лінійні і нелінійні коливальні системи. Розрахунок руху гармонічного осцилятора під дією сили тертя і зовнішньої періодичної сили, фазова площина. Принцип суперпозиції. Математичний маятник. Динаміка системи багатьох частинок. Програма молекулярної динаміки. Електричні коливальні системи. Моделювання фільтрів низьких і високих частот на прикладі електричного кола з опором і ємністю. Статичні поля зарядів і струмів. Моделювання руху зарядженої частинки в електричному полі. Моделювання досліду Резерфорда. Хвильові явища. Моделювання хвильового процесу на прикладі лінійного ланцюжка зв’язаних осциляторів. Суперпозиція коливань і хвиль. Розрахунок швидкості поширення хвилі в лінійному ланцюжку. Задача про перколяцію. Поріг перколяції на квадратній гратці. Наближення до статистичної рівноваги. Дисперсія рівноважних флуктуацій. Класичні методи чисельного інтегрування. Чисельне інтегрування найпростішим методом Монте – Карло. Аналіз похибки методу.
4. Фізика і хімія напівпровідників
5. Матеріали електронної техніки
6. Фізичні основи мікроелектроніки
7. Фізика аморфних і високодисперсних систем
Спеціальність “Прикладна Фізика та Наноматеріали” (Бакалавр)
(ОП Медична Фізика, Матеріали та Сиситеми Відновлювальної Енергетики):
1. Безпека життєдіяльності (при роботі з медичною технікою та відновлювальними системами)
2. Наноматеріали та нанотехнології
Спеціальність “Фізика та Астрономія” (Бакалавр):
2 курс
1. Методи отримання наноматеріалів
Мета курсу: ознайомлення студентів з новими можливостями сучасної фізики, зокрема, матеріалознавства, завдяки переходу від макро- спочатку до мікро-, а тепер і до наносвіту. У курсі розглянуті питання, які тосуються класифікації наноматеріалів, методів їх отримання, дослідження, а також розглянуто існуючі та перспективні напрямки практичного застосування матеріалів нанорозмірів.
Зміст дисципліни. Методи синтезу наноматеріалів. Отримання напівпровідникових наноматеріалів: літографія, епітаксія. Самоорганізація та самозбірка у нанотехнологіях. Основні властивості самоорганізованих систем. Використання самоорганізації в нанотехнологіях. Методи хімічного збирання поверхневих наноструктур. Методи отримання вуглецевих наноматеріалів. Дослідження топографії поверхні твердих тіл методом атомно-силовий мікроскопії в контактному режимі. Дослідження топографії поверхні твердих тіл методом атомно-силовий мікроскопії в безконтактному режимі. Принцип роботи і будова електронного просвічуючого мікроскопа у вивченні структури твердих тіл. Практичне застосування наноматеріалів. Одноелектронний транзистор. Квантовий комп’ютер. Гетероструктури – основа сучасних напівпровідникових технологій. Гетероструктури з квантовими ямами і над ґратками. Самоорганізація наночастинок.
2. Математичне планування і оптимізація фізичного експерименту
Метою курсу: засвоєння студентами основ теорії математичного планування фізичного експерименту, вміння означувати та вибирати ефективні параметри оптимізації та вміння розраховувати і фіксувати значущі технологічні фактори, використовуючи для цього «метод розмірностей».
Зміст дисципліни: Вивчення основ теорії математичного планування експерименту. Основні визначення методу математичного планування. Поняття параметру оптимізації. Фактори. Вивчення основ теорії математичного планування експерименту.
Поняття про метод розмірностей фізичних величин. Вибір моделі. Послідовність проведення та реалізації експерименту. Повний та дробовий факторний експеримент. Математичний апарат регресійного аналізу. Матриця планування експерименту.
Застосування теорії математичного планування експерименту та фізико-хімічна інтерпретація гіперповерхонь відгуку та регресійних рівнянь. Проведення експерименту. Обробка результатів експериментів. Прийняття рішень після побудови моделей. Круте сходження по поверхні відгуку. Опис майже стаціонарної області. Дослідження майже стаціонарної області представленої поліномами 2-го порядку. Фізико-хімічна інтерпретація результатів дослідів. Досвід застосування математичних методів планування експерименту.
3 курс
3. Комп’ютерне моделювання фізичних процесів
Мета курсу: ознайомити студентів з основними поняттями програмування, методами дотичних Ейлера, Ейлера – Крамера розв’язування рівнянь руху, принципом суперпозиції, Фур’є перетворенням, законами молекулярної динаміки, законами електричних і магнітних полів, чисельним розв’язування рівняння Пуассона, методом релаксації, принципом Ферма, функціями, що характеризують перколяцію, якісними характеристики квадратичного відображення, класичними методами чисельного інтегрування.
Зміст дисципліни. Значення комп’ютера у фізиці, природа чисельного моделювання. Методи чисельного розв’язування ньютонівських рівнянь руху. Лінійні і нелінійні коливальні системи. Розрахунок руху гармонічного осцилятора під дією сили тертя і зовнішньої періодичної сили, фазова площина. Принцип суперпозиції. Математичний маятник. Динаміка системи багатьох частинок. Програма молекулярної динаміки. Електричні коливальні системи. Моделювання фільтрів низьких і високих частот на прикладі електричного кола з опором і ємністю. Статичні поля зарядів і струмів. Моделювання руху зарядженої частинки в електричному полі. Моделювання досліду Резерфорда. Хвильові явища. Моделювання хвильового процесу на прикладі лінійного ланцюжка зв’язаних осциляторів. Суперпозиція коливань і хвиль. Розрахунок швидкості поширення хвилі в лінійному ланцюжку. Задача про перколяцію. Поріг перколяції на квадратній гратці. Наближення до статистичної рівноваги. Дисперсія рівноважних флуктуацій. Класичні методи чисельного інтегрування. Чисельне інтегрування найпростішим методом Монте – Карло. Аналіз похибки методу.
4. Основи кристалографії
Мета курсу: ознайомити студентів з основними поняттями і законами кристалографії та їх застосуванням.
Зміст дисципліни. Симетрія кристалів. Анізотропія і симетрія зовнішньої форми, фізичних властивостей і структури кристалів. Структура кристалу і просторова гратка. Закон постійності кутів кристалу. Симетрія структури кристалів. Гратки Браве. Елементи симетрії кристалічних структур. Теореми поєднання елементів симетрії структур. Обернена гратка. Основні формули структурної кристалографії. Елементи теорії груп. Граничні групи симетрії. Основний принцип симетрії в кристалофізиці. Фізичні властивості кристалів. Піроелектричний ефект. Діелектричні властивості. Фізичні властивості, що описуються тензором другого рангу. Магнітні властивості. Взаємозв’язок фізичних властивостей і явищ в кристалах.
5. Вступ до фізики твердого тіла
Мета курсу: ознайомити студентів з основними поняттями і законами фізики твердого тіла та їх застосуванням. Навчити застосовувати закони класичної і квантової фізики до впорядкованих атомних систем.
Зміст дисципліни. Вихідні положення і означення. Кристалічна структура і просторова гратка кристалу. Матеріальний базис. Сингонії кристалів. Комірки Браве.
Кристалографічні позначення. Індекси Міллера. Обернена гратка і її властивості. Фур’є представлення кристалу. Вивчення структури кристалів. Взаємодія хвиль з кристалічною граткою. Формула Вульфа – Брега. Типи кристалічних граток. Щільні упаковки. Геометричні характеристики гратки. Координаційне число. Міжатомні і міжмолекулярні зв’язки. Пружні властивості кристалів. Фонони. Коливання гратки. Коливання в гратці з одним атомом у примітивній комірці. Дисперсійне співвідношення. Континуальне наближення. Перша зона Брілюєна. Коливання у гратці з двома атомами у примітивній комірці. Дисперсійне співвідношення. Граничні випадки. Обчислення силових сталих за експериментальними дисперсійними співвідношеннями. Оптичні властивості іонних кристалів в інфрачервоній області спектру. Теплоємність. Теплопровідність. Вільний електронний газ Фермі. Теплоємність електронного газу. Теплопровідність металів. Закон Відемана – Франца. Діелектрична реакція електронного газу. Рух електронного газу у магнітному полі. Схема приведених зон.
4 курс
6. Зонна теорія речовини
Мета курсу: вивчення студентами різних наближених методів знаходження одноелектронного зонного спектру. Та розвиток навик наукової роботи з розрахунку енергетичного спектру електронів у кристалах з різним типом симетрії ґраток.
Зміст дисципліни.Загальна постановка задачі про квантовий стан кристалу. Проблеми багаточастинкової задачі. Різні наближені методи знаходження одночастинкового спектру. Наближення Борна-Оппенгеймера. Одноелектронне наближення Хартрі – Фока. Самоузгоджене поле. Періодичне поле кристалічної гратки. Оператор трансляції. Функції Блоха. Поняття квазіімпульсу. Ефективна маса в зонній теорії. Енергетичний спектр електрона в кристалі. Наближення слабкого звязку . ЗониБріллюена. Наближення сильного зв’язку. Метод ЛКАО.
Електонний газ. Моделі Друде і Зоммерфельда. Квантовий опис електронного газу . Поверхня Фермі. Густина станів у зонній схемі . Діалектрики , напівпровідники , метали, з т.з. зонної теорії (спектр енергетичний Si , PbTe, CdTe) . Функції розподілу електронів та дірок в напівпровідниках. Домішкові стани в напівпровідниках . Домішкові стани в наближенні ефективної маси. Коливання атомів кристалічної гратки. Коливання s-розмірної гратки.”Енергія коливань атомів кристалічної гратки через нормальні коливання.
7. Наноматеріали
Мета курсу: ознайомлення студентів з новими можливостями сучасної фізики, зокрема, матеріалознавства, завдяки переходу від макро- спочатку до мікро-, а тепер і до наносвіту. У курсі розглянуті питання, які тосуються класифікації наноматеріалів, методів їх отримання, дослідження, а також розглянуто існуючі та перспективні напрямки практичного застосування матеріалів нанорозмірів.
Зміст дисципліни: Класифікація та властивості наноматеріалів. Квантові точки, квантові нитки, квантові стінки. Класифікація наноматеріалів. Віскери, високотемпературні надпровідники. Фотонні кристали. Нанотрубки. Розмірні ефекти, квантово-розмірні ефекти. Фізичні основи квантово-розмірних структур. Густина станів у низькорозмірних системах. Алмази і алмазоподібні матеріали. Фулерени і матеріали на їх основі. Фрактали у фізиці твердого тіл. Моно- і мультифрактали. Фрактальні агрегати.
8. Фізика і хімія напівпровідників
9. Матеріали електронної техніки
10. Фізичні основи мікроелектроніки
11. Фізика аморфних і високодисперсних систем
Спеціальність “Фізика та Астрономія”, “Прикладна Фізика та Наноматеріали” (Магістр) :
1. Фізика реальних кристалів
Мета курсу: ознайомити студентів з структурою власних і домішкових дефектів у напівпровідникових кристалах, можливостями моделювання, розрахунку та керування їх дефектною структурою для отримання матеріалів з необхідними властивостями.
Зміст дисципліни: Вступ. Теплова генерація дефектів. Закон діючих мас. Природа і тип власних дефектів. Домішкові дефекти в напівпровідникових кристалах. Моделювання дефектоутворення в напівпровідниках методом квазіхімічних реакцій. Термодинаміка власних атомних дефектів у напівпровідникових матеріалах. Кристалоквазіхімічний опис дефектоутворення у напівпровідниках.
2. Тонкоплівкове матеріалознавство
Мета курсу: дати студентам знання про фізико-хімічні процеси на яких базується тонкоплівкова технологія, фізичні властивості тонких плівок, властивості плівок сполук АIVВVI одержаних методом гарячої стінки та основи електронно-вакуумної гігієни і техніки безпеки при одержанні тонких плівок вакуумними методами.
Зміст дисципліни: Технологія тонких плівок. Тонкі плівки у напівпровідникових приладах і мікросхемах. Нанесення плівок методом термічного випаровування. Нанесення плівок методом йонного розпилення. Контроль параметрів плівок і технологічних режимів їхнього нанесення. Вакуумні системи. Форвакуумні і високовакуумні насоси. Вимірювання вакууму. Контроль складу залишкової атмосфери. Устаткування для нанесення тонких плівок. Електронно-вакуумна гігієна і техніка безпеки. Фізика тонких плівок. Утворення і ріст плівок. Фізичні властивості тонких плівок. Електричний струм в тонких плівках. Внутрішнє напруження в плівках і покриттях. Вплив технологічних факторів на властивості плівок. Квазіхімія дефектів у плівках халькогенідів свинцю. Квазіхімічний опис дефектоутворення у плівках телуриду олова.
3. Методи квантової теорії у фізиці наносистем
Мета курсу: засвоєння деяких основних методів квантової теорії систем багатьох частинок та їх застосувань в сучасних наукових дослідження.
Зміст дисципліни: Вторинне квантування для однакових бозонів і ферміонів. Статистичний оператор (матриця густини). Метод вторинного квантування для систем однакових бозонів. Метод вторинного квантування для систем однакових ферміонів. Статистичний оператор (матриця густини). Кінетичне рівняння для статистичного оператора. Статистичний оператор і термодинамічні функції в рівноважному стані. Квантова статистика ідеальних газів бозонів і ферміонів (в представленні вторинного квантування). Статистична теорема Віна-Блоха-Домінісіса. Виродження станів статистичної рівноваги і квазісередні Боголюбова. Квазічастинки в квантових бозе- і фермі-рідинах. Теорії надтекучості Ландау і надпровідності БКШ-Боголюбова. Метод елементарних збуджень (квазічастинок) в теорії конденсованого стану. Квантові рідини. Спектри бозе- і фермі-рідин. Основи теорії надтекучості Ландау. Другий звук в гелію ІІ. Квантові вихрі. Метод наближеного вторинного квантування і теорія надтекучості слабо неідеального бозе-газу. Мікроскопічна теорія низькотемпературної надпровідності БКШ і метод канонічних перетворень Боголюбова. Високотемпературна надпровідність. Діагоналізація квадратичних форм бозе- і фермі-операторів. Двочасові температурні функції Гріна в рівноважних станах і фізичній кінетиці. Метод двочасових температурних функцій Гріна. Спектральні представлення для кореляційних функцій та функцій Гріна. Застосування методу функцій Гріна.