КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

Методичні рекомендації

до лабораторного практикуму

зі спецкурсу "ФІЗИКА НАПІВПРОВІДНИКІВ"

для студентів кафедри оптики фізичного факультету

Київ

Видавничо-поліграфічний центр

"Київський університет"

2002

Методичні рекомендації до лабораторного практикуму зі спецкурсу "Фізика напівпровідників" для студентів кафедри оптики фізичного факультету / Упорядники: О.В.Вакуленко, В.М.Кравченко, О.І.Даценко, С.В.Кондратенко. За редакцією проф. О.В.Вакуленка.

Рецензенти: В.А.Бродовий, д-р фіз.-мат. наук, проф.,

В.А.Одарич, канд. фіз.-мат. наук, доц.

Затверджено Радою

фізичного факультету

13 Листопада 2000 р. Вступ

Лабораторні заняття як метод практичного засвоєння викладеного на лекціях матеріалу – необхідний етап підготовки науковця-експериментатора. Саме під час виконання роботи студент безпосередньо досліджує певне природне явище чи процес. Лабораторна робота – це спрощена модель наукового експерименту. Спрощена – тому що студент не повинен сам ставити перед собою задачу для отримання конкретного результату в загальному напрямку досліджень, розробляти теорію, складати лабораторну установку; перед ним не виникає проблема знаходження чи навіть виготовлення потрібних зразків і приладів. Кожен крок експерименту детально описаний у відповідному посібнику. Проте таке спрощення має свої вади. Студент часто не виявляє зацікавленості в роботі, обмежуючись механічним її виконанням "по пунктах", себто "прочитав – зробив", інколи навіть не вдаючись до попереднього вивчення теорії. В результаті позитивна роль лабораторних занять зводиться нанівець.

Тому автори цього посібника вважають за потрібне дати деякі загальні поради для виконавців лабораторних робіт.

По-перше, опис лабораторної роботи доцільно вивчати заздалегідь, а не протягом часу, відведеного для її виконання. Інакше часу може не вистачити на саму роботу. Крім того, ознайомлення з описом в умовах поспіху не сприяє його осмисленню. При цьому необхідно чітко усвідомити мету роботи й мати її на увазі під час подальшого вивчення опису. Так інформація краще запам'ятовуватиметься, бо перестане бути "мертвим знанням", оскільки читач усвідомлюватиме її корисність.

Ні в якому разі не можна обминати теоретичну частину роботи, залишаючи її "на потім". Потрібно пам'ятати, що знання теорії необхідне для вдумливого виконання поставленого завдання та осмислення одержаних результатів у системі загальних фізичних явищ, не кажучи вже про здачу роботи. Для кращого запам'ятовування теорії доцільно її конспектувати. Суттєво доповнює кожну роботу, особливо в теоретичному плані, література, що рекомендується в кінці опису.

Якщо теорію можна лише уважно проглянути, відмічаючи найбільш важливі моменти, то експериментальну частину опису слід чітко усвідомлювати під час виконання роботи. Експериментатор повинен досконально знати свою лабораторну установку і мати повне уявлення про хід експерименту, усвідомлювати, що робиться в даний момент і для чого необхідний той чи інший проміжний результат.

Перед початком роботи з експериментальним обладнанням треба ознайомитися з правилами техніки безпеки. До складу лабораторного устаткування входять високопотужні джерела випромінювання, електричні блоки живлення і прилади, які працюють з високими напругами, – лазери, фотоелектронні помножувачі тощо. Тому вкрай необхідна обережність і акуратність у роботі.

Увімкнення лабораторних установок проводиться в певній послідовності. Спершу вмикаються блоки живлення і підсилювально-реєструвальні пристрої, оскільки вони потребують часу на прогрівання. При роботі зі спектральними приладами в останню чергу вмикаються джерела випромінювання – лампи, глобари, лазери тощо. При цьому слід простежити, щоб щілини приладів були закриті, аби запобігти засвічуванню приймачів світла. Двигуни розгортки по спектру вмикаються перед прописуванням "нуля" самописця – шумової доріжки при нульовій засвітці приймача – для того, щоб можлива електрична наводка не збила "нуль". Вимикання устаткування проводиться в зворотньому порядку, проте насамперед знеструмлюються самописці, а водяне охолодження джерел випромінювання вимикається в останню чергу. В спектральних приладах щілини і барабани розгортки по спектру обов'язково слід поставити на нульовий відлік.

Після закінчення роботи на діаграмній стрічці самописця з результатами вимірювань в першу чергу необхідно записати всі параметри експерименту, всі положення перемикачів на приладах. Це потрібно для того, щоб можна було за занотованими даними будь-коли відтворити експеримент. Для спектральних вимірювань послідовність записів може бути такою: 1) назва експериментальної установки; 2) об'єкт вимірювання (наприклад, при дослідженні люмінесценції потрібно вказати тип та номер зразка, а також метод і параметри збудження); 3) ширини щілин; 4) швидкість розгортки спектра та швидкість діаграмної стрічки; 5) напруга живлення приймача випромінювання (якщо потрібно); 6) постійна часу підсилювальної системи; 7) підсилення (положення перемикача); 8) дата та час вимірювання; 9) прізвище того, хто проводив виміри.

Залишаючи лабораторію, слід знеструмити розетки і вимкнути світло.

Звіт про виконану лабораторну роботу повинен містити короткий зміст опису роботи; формули, за якими проводилися розрахунки; експериментальні графіки та таблиці; знайдені параметри напівпровідника, записані у стандартній формі; зіставлення одержаних величин з літературними даними та висновки.