radfiz.org.ua

Фізичні принципи сенсорики
Інcтитут/Факультет: РФФ
Лектор:
Скришевський В. А., д. ф.-м. н., професор
Дисципліна „Фізичні принципи сенсорики” є базовою нормативною дисципліною для спеціальності "радіофізика", яка викладається в 9 семестрі в обсязі 3 кредитів (за Європейською Кредитно-Трансферною Системою ECTS), в тому числі 51 години аудиторних занять. З них 34 годин лекцій, 17 практичні заняття та 51 годин самостійної роботи. Підсумковий контроль у 9 семестрі – іспит.
Метою вивчення нормативної дисципліни „Фізичні принципи сенсорики” є ознайомлення студентів з сучасними досягненнями в області створення «електронного носу» та напівпровідникових сенсорів, базовими фізичними явищами, які покладено в основу сенсорів, оволодіння ними підходами до проведення вимірів токсичних та шкідливих газів та рідин за допомогою систем напівпровідникових сенсорів, моделювання фізичних процесів в сенсорах, навичками використання сучасних програмних середовищ для аналізу отриманих результатів вимірів. Курс „Фізичні принципи сенсорики” є дисципліною в якій акумулюються знання студентів, отриманих в курсах оптики, молекулярної фізики, атомної фізики, фізики поверхні, фізики твердого тіла, напівпровідникової електроніки, наноелектроніки, математичної обробки сигналів.
Предметом навчальної дисціпліни „Фізичні принципи сенсорики” є фізичні явища, які покладено в основу роботи газових та біо-сенсорів, напівпровідникові структури мікро-, опто- та нано-електроніки, на основі яких створюються сенсори, алгоритми та методи вимірів параметрів цих структур, основи технології виробництва та метрології газових і біосенсорів.
В курсі детально розглядаються сучасні підходи до розробки хімічних та біо-сенсорів: І кредит – основні відомості про електронний ніс, методи обробки сигналів від мультисенсорів, газові сенсори на основі метал-оксидних напівпровідників та на основі поверхнево - бар’єрних структур (GasFET, ISFET, MIS); ІІ кредит – люмінесцентні, оптичні та електричні трансдьюсери на основі нанокристалічних напівпровідників, сенсори на основі полімерів, акустичних хвиль, термічних та оптичних явищ, а також фізичні принципи, які покладено в основу роботи напівпровідникових біосенсорів, ІІІ кредит- сенсори біологічних молекул на основі ефекту поверхневого плазмон-поляритонного резонансу.
Вимоги до знань та вмінь.
Знати: основні типи напівпровідникових структур для сенсорів (біполярний транзистор, польовий транзистор, інтегральна схема, бар’єр Шоткі, резистор, оптод, оптоволокно), механізми адсорбційно- десорбційних процесів та каталізу на поверхні напівпровідника, властивості напівпровідникових матеріалів (кремній, нанокремній, тонкі плівки метал-оксидів, полімери), базові фізичні принципи трансдьюсерів, характеристики та методи вимірів (оптичні, електрофізичні, фотоелектричні, люмінесцентні).
Вміти: самостійно пояснити принцип роботи найбільш важливих сенсорів (вологості, СО, вуглеводнів, лямбда-сенсорів, оксидів азоту, рН-метрів та інших) та вміти аналізувати результати вимірів, розуміти основні параметри та характеристики сенсорів.
Місце в структурно-логічній схемі спеціальності. Нормативна навчальна дисципліна „Фізичні принципи сенсорики” є складовою циклу професійної підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня „магістр” в якій акумулюються знання студентів, отриманих на молодших курсах як з суто фізичних курсів так і з курсів математики, англійської мови, тощо.
Список літератури:
Перелік рекомендованої літератури

Основна:
В.А.Скришевський, Фізичні основи напівпровідникових хімічних сенсорів, Київ, Київський університет, 2006
S.M.Sze, Semiconductor Sensors, Wiley, New York, 1996.
Sensors (A Comprehensive Book Series): Chemical and Biochemical Sensors / eds W.Gopel, Weinheim.: VCH, 1991.- V.2
D.Kohl, Function and applications of gas sensors, J.Phys.D, 2001, V.34, p.125-149
Ristic L. Sensor Technology and Devices, Boston: Artech House, 1994.
Поверхностные поляритоны, под. Ред. В.Аграновича и Д.Миллса, М.: Наука, 1977
M.Raesler, P.Mayer, Near-Field Optics. Theory, Instrumentations and applications, New York.: J.Willey, 1996
8.H. W. Siesler, Y. Ozaki, S. Kawata, H. M. Heise S. Kawata. Near-Field Optics and Surface Plasmon Polaritons - WILEY-VCH Springer, 2001.

Додаткова:
Волькенштейн Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводника при хемосорбции. – М.: Наука, 1987.
Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2 т. – М.: Мир, 1981.
Литовченко В.Г., Горбань А.П. Основы физики микроэлектронных систем металл–диэлектрик–полупроводник. – К.: Наук. думка, 1978.
Стриха В.И. Теоретические основы работы контакта металл–полупроводник. – К.: Наук. думка, 1974.
Технология СБИС / Под ред. С. Зи.: В 2 т. – М.: Мир, 1986.
Физическая энциклопедия / Под ред. А.М. Прохорова. – М.: Сов. энцикл., 1988.
Bisi O., Ossicini S., Pavesi L. Porous silicon: a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics // Surface Sci. Reports, 2000. – Vol. 38.
Porous Semiconductors – Science and Technology. – Spain: Proc. 1–5 Int. Conf., 1998, 2000, 2002, 2004, 2006, 2008
Properties of Porous Silicon / Ed. L. Canham. – UK: Emis: INSPEC publ., 1997.
Yu.V.Demidenko, S.V.Kriuchenko, V.Z.Lozovski, Electromagnetic waves in an inhomogeneously polarized layer of adsorbed molecules, Surf.Sci.- 1995.- v.338.- p.283-292.
H. W. Siesler, Y. Ozaki, S. Kawata, H. M. Heise S. Kawata. Near-Field Optics and Surface Plasmon Polaritons - WILEY-VCH Springer, 348pages, 2001.
В.Ю.Первак, Ю.О.Первак, А.П.Шпак, K.Ю.Куницька . Фізика фотонних кристалів - К. Академперіодика, 2007..

1. Lab on Chip
2. Метод головних компонент
3. Поруватий кремній. Властивості і використання в сенсори ці
4. Фотолюмінісцентні сенсори на поруватому кремнії (106-109)
5. Оптичні сенсори
6. МЕМS
7. Електрохімічні сенсори
8. Сенсори ДНК
9. Сенсори для моніторингу якості продуктів
10. Сенсори на основі плазмонних ефектів
11. Оптоволоконні хімічні і біохімічні сенсори
12. Сенсори на основі МДН структур
13. Сенсори на основі поруватих структур
14. Сенсори на основі п’єзоакустичного ефекту
15. Сенсори на основі поверхневих акустичних хвиль
16. Фотометричні сенсори
17. Масчутливі сенсори
18. Сенсори на основі мікрокантилеверів
19. Мультисенсори
20. Застосування наносенсорів в медиці