Detail předmětu

Principy zařízení pro fyzikální technologie

FSI-TPZ-AAk. rok: 2025/2026

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

Vstupní znalosti

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

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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.
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.

Učební cíle

Poskytuje studentům základní poznatky o moderních metodách příprav tenkých vrstev/multivrstev a jiných současných moderních technologií (např. tvorba nanostruktur).
Znalosti umožní studentovi lépe se orientovat ve světě moderních technologií, jakož i při výběru a vypracovávání diplomových úkolů a v případném doktorském studiu.

Studijní opory

Prezentace v PWP.

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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-NCP bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný
  • Program B-FIN-P bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

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

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

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.