Detail předmětu

Povrchy a tenké vrstvy

FSI-T1T-AAk. rok: 2021/2022

Přednáška je úvodním kursem série předmětů zabývajících se studiem fyzikální problematiky dvourozměrných struktur - povrchů a rozhraní a tenkých vrstev. Úvodní část přednášky je věnována problematice "čistých" povrchů: technologii přípravy povrchů a rozhraní, jejich morfologii a struktuře, stručnému popisu kmitů dvourozměrných mřížek a elektronové struktury povrchů. Následující část se zaměřuje na interakci povrchů (rozhraní) s okolním prostředím a odpovídající změny jejich fyzikálních vlastností: rozptyl částic na povrchu pevné látky, kinetiku a dynamiku elementárních procesů na povrchu (rozhraní) - adsorbci, difúzi, desorbci a odprašování. Závěrečná část přednášky pojednává o reakcích na povrchu pevných látek (heterogenní katalýza), mechanismech růstu tenkých vrstev, vlastnostech a aplikacích tenkých vrstev (s vyjímkou optických vlastností).

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

Student po absolvování kursu získá přehled o základních jevech na povrchu pevné látky při tvorbě tenkých vrstev,
jakož i přehled o základních analytických metodách studia povrchů a tenkých vrstev.

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

Cvičení, skládající se z jednotlivých panelů, připravených podle doporučené literatury samostatně studenty, jsou povinná. U zkoušky bude brán zřetel na výsledky cvičení, povolená je při přípravě literatura, ústní část probíhá formou diskuse nad přípravenou oblastí fyziky povrchů a rozhraní.

Učební cíle

V přednášce je věnována pozornost experimentálním metodám analýzy a měření vlastností povrchů. Cílem je seznámit uchazeče se základními trendy v bouřlivě se rozvíjejícím odvětví moderní fyziky.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast ve cvičení dle rozvrhu je kontrolována vyučujícím. Způsob náhrady zmeškané výuky stanoví vyučující.

Základní literatura

ECKERTOVÁ, L.: Elektronika povrchů,
LUTH, T.: Surface and Interfaces of Solids,
ZANGWILL, A.: Physics at Surfaces,

Doporučená literatura

ECKERTOVÁ, L.: Fyzika tenkých vrstev,
FELDMAN, L.C.: Fundamentals of the Surface Analysis,
LUTH, T.: Surface and Interfaces of Solids,

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-FIN-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program N-ENG-Z magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
    2 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D.
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Osnova

I. Fyzika dvourozměrných struktur (povrchů a rozhraní) a tenkých vrstev - definice a význam.
II. Příprava povrchů a rozhraní definovaných vlastností: Nutná podmínka - ultravakuum (UV), metody přípravy (štípání nebo lámání v UV, iontové bombardování a žíhání vzorku, napařování a molek. svazková epitaxe (MBE), epitaxe použitím chemických reakcí a jiné metody), kontrola kvality povrchu. III. Morfologie a struktura povrchů a přechodů: Povrchové napětí a makroskopický tvar, relaxace, rekonstrukce a defekty, fázové přechody, dvoudimenzionální mřížka, superstruktura a reciproká mřížka, strukturální modely pevná látka/rozhraní.
IV. Kmity dvourozměrných mřížek a elektronová struktura povrchů: Elementární excitace, Výstupní práce a metody jejího měření,
povrchové stavy a zahnutí pásů na povrchu/rozhraní.
V. Rozptyl na povrchu pevné látky: Kinematická teorie rozptylu na povrchu pevné látky a její aplikace pro LEED, dynamická teorie LEEDu a strukturální analýza, nepružný rozptyl na povrchu pevné látky, klasické přiblížení teorie rozptylu.
VI. Interakce povrchu/rozhraní s prostředím: Fyzisorbce, chemisorbce, 2D-fázové přechody, změna výstupní práce vlivem adsorbce, přenos energie na povrchu pevné látky, kinetika a dynamika elementárních procesů na povrchu - adsorbce, difúze, desorbce, odprašování.
VII. Povrchové reakce a růst tenkých vrstev: Katalýza, nukleace a růst tenkých vrstev, studium růstu vrstev in situ. Vlastnosti tenkých vrstev:
VIII. Mechanické vlastnosti, elektrické a magnetické vlastnosti, (optické
vlastnosti).
IX. Aplikace tenkých vrstev: Zdokonalování mechanických vlastností a ochrana materiálů, aplikace T.V. v elektronice a mikroelektronice, aplikace v optice, optoelektronice a integrované optice).

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.
doc. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D.

Osnova

Panel I: AES, SIMS.
Panel II: EELS
Panel III: XPS/UPS
Panel IV: LEED/RHEED.
Panel V: RBS/LEIS.
Panel VI: Analýza založená na desorbci plynů z povrchu.
Panel VII: SEM a STM/AFM.
Panel VIII: SEXATS.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz