Функционирующий в режиме удаленного доступа интерактивный учебно-научный комплекс для выполнения работ по формированию и исследованию элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов

Наименование разрабатываемой продукции

Функционирующий в режиме удаленного доступа интерактивный учебно-научный комплекс для выполнения работ по формированию и исследованию элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов (ГК № 16.647.12.2037  от 15.06.2011)

Характеристика выполненных работ по созданию продукции

1. Разработана концепция и архитектура комплекса, обеспечивающего удаленный доступ к реальному оборудованию формирования и исследования элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов и симулятору оборудования формирования и исследования элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов для удаленного обучения и проведения экспериментов студентами (бакалаврами, магистрами), исследователями и разработчиками в области наноэлектроники, включающего следующие основные модули, управляемые и взаимодействующие с помощью стандартизированных веб-сервисов:

• модуль реальной МЛЭ, обслуживаемый оператором;
• модуль совмещенных реальных ФИП и СЭМ, обслуживаемый оператором;
• модуль реального вакуумного АСМ, обслуживаемый оператором;
• симулятор – виртуальный аналог установки ФИП;
• симулятор – виртуальный аналог установки МЛЭ;
• коллекция данных и мультимедийные ресурсы, наглядно иллюстрирующие процессы, протекающие при формировании элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов и фундаментальные принципы, лежащие в основе работы приборов МЛЭ, ФИП и СЭМ;
• модуль, обеспечивающий интерфейс для дистанционного управления ФИП и СЭМ;
• сервисный брокер (реализуемый программно), обеспечивающий взаимодействие между модулями и доступ к данным и ресурсам, а также возможность одновременного использования лаборатории несколькими пользователями.

2. Разработана методика программной реализации интерактивного учебно-научного комплекса для выполнения работ в режиме удаленного доступа по формированию и исследованию элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов, включающего следующие элементы:

• модуль реальной МЛЭ, с возможностью отслеживания толщин формируемых гетероструктур на основе нитрида галлия;
• модуль совмещенных реальных ФИП и СЭМ, позволяющих регулировать дозу и время воздействия ионного и электронного пучков;
• модуль реального вакуумного АСМ, позволяющий исследовать элементы наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов;
• симулятор – виртуальный аналог установки ФИП, позволяющий контролировать скорость, дозу, время при проведении виртуального эксперимента;
• симулятор – виртуальный аналог установки МЛЭ, позволяющий контролировать температуру подложки, скорость потока газа, толщину формируемых слоев и их состав при проведении виртуального эксперимента.

3 Разработано программное обеспечение, предназначенное для установки на персональные компьютеры и реализующее:

• алгоритмы директивного и удаленного управления работой учебно-научного комплекса с учетом класса решаемых задач (учебные, исследовательские, производственные);
• электронные учебные модули учебно-научного комплекса;
• алгоритмы взаимодействия пользователей с интерактивным учебно-научным комплексом для выполнения работ по формированию и исследованию элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов в режиме директивного и удаленного управления;
• общий графический интерфейс директивного и удаленного управления интерактивным учебно-научным комплексом для выполнения работ по формированию и исследованию элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов;

Рисунок 1 – Портал электронного обучающего ресурса NanoFab-on-Line

4. Разработана система обеспечения пользователей возможностями визуального наблюдения за процессами и реальным оборудованием интерактивного учебно-научного комплекса при выполнении работ по формированию и исследованию элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов, и сохранения их результатов.

5. Разработана система обеспечения поддержки обратной связи с пользователями при реализации модулей различного уровня обучения для осуществления консультаций, комментариев, корректировок и ограничения доступа целевой аудитории комплекса.

6 Создана система хранения (и соответствующая база данных) и систематизации экспериментальных данных и результатов их обработки и интерпретации, полученных в интерактивном учебно-научном комплексе для выполнения работ по формированию и исследованию элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов.

7 Разработан полнофункциональный интерактивный симулятор для изучения МЛЭ процессов и ФИП технологий и имитации нанотехнологических процессов формирования и исследования элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов.

Рисунок 2 – Внешний вид аппаратного обеспечения НаноФаб  НТК-100: 1- модуль МЛЭ; 2- модуль СЗМ; 3 – модуль ФИП

8. Разработаны учебно-методические материалы интерактивного учебно-научного комплекса, предоставляющие образовательный контент для интерактивного дистанционного обучения и проведения исследований в режиме удаленного доступа к реальному оборудованию для проведения экспериментов, и обеспечивающие:

• изучение методических материалов о процессах и технологиях, реализуемых при работе комплекса и принципах управления комплексом;
• изучение виртуального симулятора комплекса;
• ознакомление с реальным оборудованием;
• обучение работе в режиме ограниченного доступа к реальному оборудованию для проведения экспериментов;
• обучение работе в режиме расширенного доступа к реальному оборудованию для проведения экспериментов.

8.1 Сформирован состав и содержание 5 электронных учебных модулей учебно-научного комплекса.

8.2. Созданы методические рекомендации по организации научно-исследовательских работ студентов, обучающихся по программам специалистов и магистров и аспирантов.

8.3 Разработаны методические указания по проведению не менее 10 лабораторных работ для реального оборудования и симулятора, реализующего основные методы формирования и исследования элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных наноматериалов.

8.4 Создан комплект учебных видеоматериалов по использованию отдельных модулей интерактивного учебно-научного комплекса (МЛЭ, ФИП, СЭМ, АСМ) для выполнения работ по формированию и исследованию элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов:

• формирование AlGaN/GaN гетероструктуры НЕМТ транзистора на основе модуля МЛЭ;
• формирование СВЧ акустического преобразователя в AlGaN/GaN гетероструктуры с использованием модуля ФИП;
• формирование и исследование полевого транзистора на основе углеродных нанотрубок с использованием модулей ФИП и АСМ;
• формирование и исследование транзистора на основе графена с использованием модулей ФИП и АСМ.

Рисунок 3 - Графический интерфейс симулятора, имитирующего внешний вид и работу программы управления модулем МЛЭ

8.5 Созданы учебные видеоматериалы, отражающие порядок подготовки интерактивного учебно-научного комплекса для выполнения работ по формированию и исследованию элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов в режиме удаленного доступа, процесс эксперимента, порядок технического обслуживания модулей комплекса.

8.6. Разработан и программно реализован интерфейс и система меню ЭУМ в следующих программно-технологических версиях:

• для самостоятельной работы за персональным компьютером в автономном режиме (DVD-ROM версия);
• Web-версия, соответствующая стандарту SCORM 2004, для работы в сети Интернет и совместимая с LMS и LCMS (Learning Content Management System- система управления учебным контентом), поддерживающими SCORM.

Создан электронный обучающий ресурс на отдельном сайте Исполнителя под доменом второго уровня с использованием материалов созданного интерактивного учебно-научного комплекса.

По всем вопросам использования комплекса обращаться по адресу:
124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5. 
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Контактное лицо:
Бобринецкий Иван Иванович, 
тел. (499) 720-89-22 
е-mail: vkn@nanotube.ru 

Электронный адрес комплекса: 
http://nanotube.ru/ru/services

ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МИЭТ»