Detail předmětu

Povrchy a tenké vrstvy

FSI-T1T-AAk. rok: 2024/2025

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

Garant předmětu

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

Atomová fyzika, fyzika pevných látek, kvantová fyzika, statistická fyzika a termodynamika, vakuová fyzika a technologie.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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

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.
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.

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

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CZS , 1 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

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

Dr. techn. Zdeněk Jakub

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