Detail předmětu

Principy zařízení pro fyzikální technologie

FSI-TPZ-AAk. rok: 2022/2023

Předmět podává přehled pokročilých technologií zaměřených na depozici tenkých vrstev/multivrstev a povlaků, leptání, dotování, 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

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

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

Doporučená literatura

ECKERTOVÁ, L.: Elektronika povrchů
ECKERTOVÁ, L.: Fyzika tenkých vrstev
RIVIERE, J. C.: Surface Analytical Techniques

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-FIN-P bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinný
  • Program B-STI-Z bakalářský 1 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Stanislav Voborný, Ph.D.
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

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.

Cvičení

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Stanislav Voborný, Ph.D.

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

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

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.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz