Course detail

Junctions and nanostructures

FEKT-DPC-FY1Acad. year: 2023/2024

Quantum Mechanics essentials. The interfaces: semiconductor A-semiconductor B, semiconductor-metal, semiconductor-metal interface. Depletion layer, properties. Transport of carriers through the interface. Photovoltaic phenomena. Noise in semiconductors. Limits for structures miniaturization. Principal limits by Quantum and Statistical Physics.

Language of instruction

Czech

Number of ECTS credits

4

Mode of study

Not applicable.

Entry knowledge

Prerequisities - Magister degree in Electrical Engiennering or related Diploma.

Rules for evaluation and completion of the course

0-20 points project
0-80 points final exam

Aims

The target of the lecture is to present important phenomena of temporary Semiconductors interfaces and nanostructures with help of appropriate tools - Quantum and Statistical Physics.
The student will acquire ideas about modern Physics description and explanation of phenomena, that take place in semiconductor structures, on their interfaces and in nanostructures. He is able to explain the nature of physical limits in the semiconductor devices miniaturization.

Study aids

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

Beiser, A.: Úvod do moderní fyziky: vysokošk. učebnice. Přeložil Josef ČADA. Praha: Academia, 1975. (CS)
Colinge, J.-P., Colinge, C.A.: Physics of Semiconductor Devices, Kluwer 2002, ISBN 1-40207-018-7. (EN)
Poole, Ch.P. Jr., Owens, F.J. Introduction to Nanotechnology, Wiley Interscience, 2003, ISBN 0-471-07935-9. (EN)
Saleh, B.E.A., Teich, M.C.: Základy fotoniky: svazek 1, 2, 3, 4. Praha: Matfyzpress, 1994, 1995, 1996. Matfyzpress. (CS)
Sze, S.M., NG, Kwok. K.: Physics of Semiconductor Devices. 3rd edittion, Wiley, 2006. (EN)

Recommended reading

Not applicable.

Elearning

Classification of course in study plans

  • Programme DPC-TLI Doctoral 0 year of study, winter semester, compulsory-optional
  • Programme DPC-TEE Doctoral 0 year of study, winter semester, compulsory-optional
  • Programme DPC-SEE Doctoral 0 year of study, winter semester, compulsory-optional
  • Programme DPC-MET Doctoral 0 year of study, winter semester, compulsory-optional
  • Programme DPC-KAM Doctoral 0 year of study, winter semester, compulsory-optional
  • Programme DPC-EKT Doctoral 0 year of study, winter semester, compulsory-optional

Type of course unit

 

Seminar

39 hod., optionally

Teacher / Lecturer

Syllabus

1. Úvod do předmětu, filozofie moderní fyziky a fyzikální podstata látek (atomy v pohybu, molekuly, klastry, atd.). 2. Speciální teorie relativity (Michelsonův-Morleyův pokus, Galileho a Lorentzova transformace, Lorentzova-FitzGeraldova kontrakce dilatace času a další důsledky). 3. Částicové vlastnosti vln (teplotní záření, kvantová teorie světla, fotoelektrický jev, Comptonův jev, difrakce paprsků X). 4. Vlnové vlastnosti částic (princip duality, de Broglieho vlny, grupová a fázová rychlost, vlnová funkce, difrakce částic, princip neurčitosti, pokus Johna Wheelera). 5. Kvantová mechanika (vlastnosti vlnové funkce, Schrödingerova rovnice, vlastní hodnoty a vlastní funkce, operátory střední hodnoty, řešení částice v potenciálové jámě, paradox Schrödingerovy kočky). 6. Řešení problémů v kvantové mechanice (stupeň potenciální energie, harmonický oscilátor, tunelování, rezonanční tunelování, kvantová tečka). 7. Kvantový popis atomu vodíku (SR pro atom vodíku, kvantová čísla, Zeemanův efekt, Starkův efekt, Bohrův model). 8. Víceelektronové atomy (elektronová konfigurace, Hundovo pravidlo, atomová spektra). 9. Elektronové energetické stavy a pásové teorie. 10. Rozhraní (homogenní a heterogenní přechody v polovodičích, Poissonova rovnice, typické elektronové pasti, hustota stavů). 11. Rozhraní polovodič-kov, polovodič-izolant. 12. Nanoelektronika a transport náboje (kvantová vodivost, Coulombovská blokace a oscilace, Hallův jev). 13. Exkurze do společnosti Thermo Fisher Scientific (FEI Czech Republic s.r.o.).

Elearning