Detail předmětu

Fyzika pevné fáze

FEKT-LFPFAk. rok: 2010/2011

Struktura pevných látek. Vlastnosti krystalové mříže. Elektrony v pevných látkách, pásový diagram. Transport elektrického náboje a energie. Povrch a rozhraní pevných látek. Vlastnosti základních mikroelektronických struktur. Elektromagnetické vlny v krystalech. Optické vlastnosti krystalů ve vnějších polích. Emise světla z polovodičů. Nelineární optické jevy.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. Ing. Lubomír Grmela, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (UFYZ)

Výsledky učení předmětu

Základní znalosti teorie pevných látek se zřetelem na jejich praktické použití v mikroelektronice a optoelektronice.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Struktura pevných látek. Vlastnosti krystalové mříže. Elektrony v pevných látkách, pásový diagram. Transport elektrického náboje a energie. Povrch a rozhraní pevných látek. Vlastnosti základních mikroelektronických struktur. Elektromagnetické vlny v krystalech. Optické vlastnosti krystalů ve vnějších polích. Emise světla z polovodičů. Nelineární optické jevy.

Učební cíle

Přehled vybraných elektrických a optických vlastností pevných látek, zejména polovodičů a dielektrik. Praktické ověření získaných poznatků v laboratorním cvičení.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

KITTEL, CH. Introduction to Solid State Physics. 7th ed. Wiley, 1996. (EN)
SEEGER, K. Semiconductor Physics. Springer Verlag, 1997. (EN)

Doporučená literatura

DAVIES, J. H. The Physics of Low-dimensional Semiconductors. Cambridge University Press, 1998. (EN)
KELLY, M. J. Low-dimensional Semiconductors. Clarendon Press, 1995. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-MEL , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lubomír Grmela, CSc.

Osnova

1)Základní pojmy kvantové fyziky, Schrodingerova rovnice, elektron jako částice a vlna, potenciálové jámy a bariéry.
2)Struktura pevných látek, krystalografické soustavy, poruchy krystalové mříže, nekrystalické látky, heteropřechody a supermřížky.
3)Elektrony v pevných látkách: pásové diagramy, disperzní relace, efektivní hmotnost, amorfní polovodiče, rozdělovací funkce, Boltzmannova transportní rovnice a metody řešení, transportní koeficienty.
4)Drift, difúze, galvanomagnetické, jevy termoelektrické, termomagnetické, piezoelektrické a akustoelektrické, nerovnovážné nosiče náboje, horké elektrony, balistický transport.
5)Vlastnosti základních mikroelektronických struktur: trojrozměrné struktury (homogenní a heterogenní přechod, struktura MIS, potenciálové bariéry).
6)Vlastnosti základních nanoelektronických struktur: 2D-, 1D-, 0D-struktury (kvantové jámy, dráty, body).
7)Spinové efekty a jejich využití v elektronice.
8)Elektromagnetické vlny v krystalech, krystaly opticky izotropní, jednoosé, dvojosé.
9)Elektromagnetické vlny v polovodičích a kovech, optické vlastnosti polovodičů ve vnějším elektrickém a magnetickém poli.
10)Lasery: fyzikální princip generace koherentního záření, druhy laserů, polovodičové lasery.
11)Nelineární optické jevy.
12)Fotonické krystaly: princip, vlastnosti, aplikace.
13)Rezerva.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lubomír Grmela, CSc.

Osnova

Počítačové cvičení:
13 hod za semestr, 2 hod 1x za dva týdny
1)Úvod: seznámení se simulačními programy.
2)Struktura pevných látek.
3)Hallův jev a koncentrace nosiců.
4)Absorpce zaření v pevných látkách.
5)Elektromagnetické vlny v pevných látkách.
6)Lasery.