Detail předmětu

MEMS a NEMS systémy

FSI-TSYAk. rok: 2021/2022

Předmět seznamuje studenty s výpočtem a s technologií výroby MEMS a NEMS systémů. Prostřednictvím případových studií se studenti naučí navrhovat MEMS senzory a akční členy, které splňují sadu specifikací (citlivost, frekvenční charakteristiku, přesnost, linearitu). Na základě znalostí základních principů budou studenti také schopni sami MEMS a NEMS systémy nejen navrhovat, vytvářet jejich výrobní postupy ale také je i vyrobit.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Tento předmět umožňuje studentům získat znalosti o konstrukci pokročilých MEMS a NEMS systémů vzhledem k jejich správné mechanické funkčnosti. V rámci výuky budou studenti systematicky seznamováváni s jejich funkcí, technologiemi výroby a jeich aplikacemi, tak aby mohli tyto mechanismy navrhovat.

Prerekvizity

kinematika, pevnost a pružnost, materiálové vědy, povrchy a tenké vrstvy

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení jsou zaměřena na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Klasifikovaný zápočet: účast ve cvičeních, na konci semestru bude ohodnocen zadaný samostatný projekt.

Učební cíle

Cílem předmětu je studenty seznámit s principy a technologickými postupy výroby MEMS a NEMS systémů, jako jsou metody litografie a povrchového mikro/nanoobrábění. Studenti se seznámí s reálnými vlastnostmi a návrhy jednotlivých typů MEMS a NEMS systémů při optimálním využití počítačů. Také budou schopni při navrhování těchto systémů použít získané dovednosti a znalosti z oblastí přípravy tenkých vrstev, elektronové a optické mikroskopie a konstruování.

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

GAD-EL-HAK, Mohamed. The MEMS handbook. CRC press, 2001.
GARDNER, Julian W.; VARADAN, Vijay K.; AWADELKARIM, Osama O. Microsensors, MEMS, and smart devices. New York: Wiley, 2001.
HSU, Tai-Ran. MEMS and microsystems: design, manufacture, and nanoscale engineering. John Wiley & Sons, 2008.
LEONDES, Cornelius T. (ed.). Mems/Nems: (1) Handbook techniques and applications design methods, (2) Fabrication techniques, (3) manufacturing methods, (4) Sensors and actuators, (5) Medical applications and MOEMS. Springer Science & Business Media, 2007.
SESHAN, Krishna. Handbook of Thin Film Deposition. William Andrew, 2001.

Doporučená literatura

GARDNER, Julian W.; VARADAN, Vijay K.; AWADELKARIM, Osama O. Microsensors, MEMS, and smart devices. New York: Wiley, 2001.
HSU, Tai-Ran. MEMS and microsystems: design, manufacture, and nanoscale engineering. John Wiley & Sons, 2008.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-PMO-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zdeněk Nováček, Ph.D.
Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do MEMS a NEMS systémů
2. Základní principy mikromechaniky pro MEMS a NEMS systémy
3. Základní materiály pro návrh MEMS a NEMS systémů
4. Základní mikro a nanotechnologie výroby, volba vhodné výrobní technologie
5. Procesy pro hromadné mikroobrábění MEMS systémů
6. Návrh akčního MEMS/NEMS členu s využitím kapacitního, elektrostatického, tepelného principu
7. Návrh akčního MEMS/NEMS členu s využitím piezoresistivního, piezoelektrického, magnetického a optického principu
8. Návrh MEMS/NEMS snímače s využitím kapacitního, elektrostatického, tepelného principu
9. Návrh MEMS/NEMS snímače s využitím piezoresistivního, piezoelektrického, magnetického a optického principu
10. MEMS systémy v optoelektronice a v biomedicíně
11. Aplikace MEMS v automobilovém a leteckém průmyslu
12. Aplikace MEMS v informatice a telecomunikacích

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.
Ing. Zdeněk Nováček, Ph.D.

Osnova

Počítačová podpora přednášené výuky - konstrukční návrhy vybraných MEMS a NEMS mechanismů.