Detail předmětu
Principy zařízení pro fyzikální technologie
FSI-TPZ-AAk. rok: 2018/2019
Předmět podává přehled pokročilých technologií zaměřených na depozici tenkých vrstev/multivrstev a povlaků, leptání, legování, žíhání materiálů a přípravu nanostruktur, zejména v podmínkách vakua. Zaměřuje se především na vysvětlení fyzikálních principů těchto procesů.
Jazyk výuky
angličtina
Počet kreditů
3
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Nabízen zahraničním studentům
Všech fakult
Výsledky učení předmětu
Znalosti umožní studentovi lépe se orientovat ve světě moderních technologií, jakož i při výběru a vypracovávání diplomových úkolů a v případném doktorském studiu.
Prerekvizity
Atomová fyzika, fyzika pevných látek, kvantová fyzika, statistická fyzika a termodynamika, vakuová fyzika a technologie.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení
Zápočet je udělen na základě výsledků a kvality práce v hodinách cvičení (individuálně řešené příklady a projekt). Při zkoušce bude zohledněna práce studentů ve cvičení, během písemného testu je možné používat učební texty a pomůcky. Při ústní zkoušce proběhne diskuse o fyzikálních principech vakuových technologií a experimentálních zařízení.
Učební cíle
Poskytuje studentům základní poznatky o moderních metodách příprav tenkých vrstev/multivrstev a jiných současných moderních technologií (např. tvorba nanostruktur).
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.
Základní literatura
BRODIE, I. - MURAY, J. J.: The Physics of Micro/Nano-Fabrication
D. HALLIDAY, R. RESNICK, J. WALKER: Fyzika. (2. přepracované vydání.) VUTIUM, Brno 2013 (CS)
CHEN, F. F.: Úvod do fyziky plazmatu
J. C. RIVIERE: Surface Analytical Techniques, Clarendon Press, Oxford 1990 (EN)
L. ECKERTOVÁ: Fyzikální elektronika pevných látek, Karolinum, Praha 1992 (CS)
VÁLYI, L.: Atom and Ion Sources
D. HALLIDAY, R. RESNICK, J. WALKER: Fyzika. (2. přepracované vydání.) VUTIUM, Brno 2013 (CS)
CHEN, F. F.: Úvod do fyziky plazmatu
J. C. RIVIERE: Surface Analytical Techniques, Clarendon Press, Oxford 1990 (EN)
L. ECKERTOVÁ: Fyzikální elektronika pevných látek, Karolinum, Praha 1992 (CS)
VÁLYI, L.: Atom and Ion Sources
Doporučená literatura
ECKERTOVÁ, L.: Elektronika povrchů
ECKERTOVÁ, L.: Fyzika tenkých vrstev
RIVIERE, J. C.: Surface Analytical Techniques
ECKERTOVÁ, L.: Fyzika tenkých vrstev
RIVIERE, J. C.: Surface Analytical Techniques
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Úvod do fyzikálních technologií.
Přehled a charakteristika vybraných fyzikálních technologií a analytických metod.
Aplikace fyzikálních technologií: od povrchů k nanotechnologiím.
Principy a nástroje fyzikálních technologií.
Zdroje elektronových svazků (Emise elektronů, Extrakce a formování elektronových svazků, Aberace v částicové optice, Konstrukční řešení zdrojů elektronových svazků).
Zdroje iontových svazků (Způsoby přípravy iontů, Elektronově srážkové iontové zdroje, Plazma, Extrakce iontů z plazmatu, Extrakce a formování iontových svazků, Parametry iontových svazků, Plazmatické iontové zdroje).
Zdroje atomových a molekulárních svazků (Rozdělení atomových zdrojů, Efúze plynu, Úhlové rozdělení toku částic ze štěrbiny, Vyzařovací diagram zdrojů svazků neutrálních částic, Kolimátor, Zdroje svazků o termální energii).
Základy částicové optiky (Analogie mezi částicovou a geometrickou optikou, Laplaceova rovnice, Paraxiální rovnice trajektorie, Funkce čoček v částicové optice, Analytické metody v částicové optice, Částice v magnetickém poli, Schéma jednoduchého částicově optického systému, Průběh potenciálu na ose, Počítačová simulace iontových a elektronových svazků, Prostorový náboj).
Interakce částic s pevnými látkami (Interakce elektronů a iontů s povrchy pevných látek, Rozptyl, Odprašování, Kanálování, Interakční spektra).
Fyzikální technologie (Depozice tenkých vrstev a povlaků: CVD, PECVD, PVD, magnetronové naprašování, iontově svazkové naprašování, přímá depozice iontovými svazky, plazmatické a iontově svazkové leptání, litografie, implantace, epitaxe: MBE, MOMBE).
Nové trendy ve fyzikálních technologiích.
Přehled a charakteristika vybraných fyzikálních technologií a analytických metod.
Aplikace fyzikálních technologií: od povrchů k nanotechnologiím.
Principy a nástroje fyzikálních technologií.
Zdroje elektronových svazků (Emise elektronů, Extrakce a formování elektronových svazků, Aberace v částicové optice, Konstrukční řešení zdrojů elektronových svazků).
Zdroje iontových svazků (Způsoby přípravy iontů, Elektronově srážkové iontové zdroje, Plazma, Extrakce iontů z plazmatu, Extrakce a formování iontových svazků, Parametry iontových svazků, Plazmatické iontové zdroje).
Zdroje atomových a molekulárních svazků (Rozdělení atomových zdrojů, Efúze plynu, Úhlové rozdělení toku částic ze štěrbiny, Vyzařovací diagram zdrojů svazků neutrálních částic, Kolimátor, Zdroje svazků o termální energii).
Základy částicové optiky (Analogie mezi částicovou a geometrickou optikou, Laplaceova rovnice, Paraxiální rovnice trajektorie, Funkce čoček v částicové optice, Analytické metody v částicové optice, Částice v magnetickém poli, Schéma jednoduchého částicově optického systému, Průběh potenciálu na ose, Počítačová simulace iontových a elektronových svazků, Prostorový náboj).
Interakce částic s pevnými látkami (Interakce elektronů a iontů s povrchy pevných látek, Rozptyl, Odprašování, Kanálování, Interakční spektra).
Fyzikální technologie (Depozice tenkých vrstev a povlaků: CVD, PECVD, PVD, magnetronové naprašování, iontově svazkové naprašování, přímá depozice iontovými svazky, plazmatické a iontově svazkové leptání, litografie, implantace, epitaxe: MBE, MOMBE).
Nové trendy ve fyzikálních technologiích.
Cvičení
6 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Kromě počítání teoretických podpůrných příkladů (probíhajících v průběhu celého semestru) studenti pracují na individuálních projektech(výpočetní program SIMION).
Cvičení s počítačovou podporou
7 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Ve výpočetní laboratoři ÚFI FSI se studenti především seznámí s využitím programu SIMION (aktivně). Navrhnou optické systémy zařízení na bázi iontových a elektronových svazků.