637-0808 – Materiály pro elektrotechniku a mikroelektroniku (MpEM)

Student po absolvování předmětu získá schopnosti: - klasifikovat typy vazeb a jejich vliv na vlastnosti materiálů, rozdělit pevné látky podle typu vazby. - definovat elektronovou teorií kovového stavu, základní typy krystalických mřížek, jejich roviny a směry, reciprokou mřížku, polymorfismus, poruchy v krystalické mřížce - definovat fyzikální podstatu elektrické vodivosti kovů, základní vlastnosti vodivých materiálů. - charakterizovat vodivé materiály kovové (Cu, Al, W, Mo, …) a jejich slitiny, uhlíkové materiály, speciální vodivé materiály, kontaktní materiály, odporové materiály, termočlánkové materiály, - pochopit teorii supravodivosti, funkci supravodivých materiálů, jejich rozdělení a aplikace. - objasnit fyzikální vlastnosti a podstatu funkce polovodičů. - charakterizovat základní polovodičové materiály: elementární (Si, Ge), sloučeninové (AIIIBV, AIIBVI), oxidické aj. - aplikovat vhodné metody čištění a zdokonalování struktury (zonální rafinace, směrová krystalizace, destilace), zejména metodu Czochralskiho. - popsat epitaxní technologie vytváření tenkých vrstev (CVD, VPE, LPE, MBE…) a způsoby tvorby P-N přechodů pomocí difuze. - objasnit způsob zpracování křemíku v celém výrobním cyklu: od monokrystalu po čip (planárně – epitaxní technologie) . - navrhnout vhodné aplikace polovodičových materiály pro mikroelektroniku, optoelektroniku, termoměniče, solární články, kapalné krystaly aj. - pochopit princip magnetismu, základní pojmy, rozdělení materiálů dle chování v magnetickém poli. - charakterizovat základní typy magnetických materiálů: magneticky měkké a tvrdé materiály, kovová skla, ferity, jejich vlastnosti a oblasti použití. - definovat základní vlastnosti dielektrik a izolantů, polarizace a permitivita, elektrická pevnost izolantů, degradace a průraz izolantů. - charakterizovat základní druhy elektroizolačních materiálů. Plynné, kapalné a pevné izolanty, organické a anorganické izolanty a možnosti jejich aplikace. - získat přehled o konstrukčních materiálech: oceli, litiny, neželezné kovy a slitiny, kompozity, keramika. - popsat základní vlastnosti konstrukčních materiálů a způsoby jejich zkoušení: zkouška tahu, tlaku, vrubová a lomová houževnatost, únava a creep, technologické zkoušky, nedestruktivní zkoušky. - získat o poznatky o nejnovějších typech materiálů pro elektrotechniku a elektroniku: nanomateriály, tekuté krystaly, paměťové materiály, možnosti miniaturizace.

Cílem výuky předmětu je podat studentům základní informace o soudobých i perspektivních materiálech, které se používají v jednotlivých oborech elektroniky. Teoretické základy: struktura a vlastnosti látek, vazby mezi atomy, poruchy mřížky, fyzikální a chemické vlastnosti materiálů, metody přípravy elektrotechnických materiálů). Jednotlivé kategorie materiálů pro aplikace v elektronice: vodivé materiály (vodiče, supravodiče, materiály pro kontakty, pro termoelektrickou přeměnu, odporové materiály), dielektrika, feroelektrické materiály a izolanty, magnetické materiály (měkké, tvrdé, speciální na bázi slitin kovů a oxidů), polovodiče pro mikro- a optoelektroniku, solární články, konstrukční materiály, kompozity, kovová skla, tekuté krystaly, nanotechnologie.

DRÁPALA, J., KURSA, M. Elektrotechnické materiály. E-learning na http://www.person.vsb.cz/, 2011, 434 s. ROUS, B.: Materiály pro elektroniku a mikroelektroniku. SNTL Praha 1991. BOUDA, V., MACH, P., PETR, J., ŠTUPL, K.: Vlastnosti a technologie materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1996. DRÁPAL, S.: Materiály a technologie I, II. Skripta ČVUT Praha, 1987. VAVŘINA, K., KREJČIŘÍK, A.: Elektronika materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1986. HASSDENTEUFEL a kol.: Elektrotechnické materiály. Alfa – SNTL, Bratislava 1978. VENKRBEC, J.: Výrobní procesy III. Skripta ČVUT Praha, 1983. KUCHAŘ, L., DRÁPALA, J.: Metalurgie čistých kovů. Nadácia R. Kammela, Košice 2000. MALÝ, Z. - SIMERSKÝ, M.: Elektrotechnologie - Elektrotechnické materiály, SNTL Praha 1980. HADAMOVSKÝ, H.F.: Halbleiterwerkstoffe, Leipzig 1986. GORELIK, S.S. - Daševskij M.J. Materialověděnije poluprovodnikov i dielektrikov. Metallurgija, Moskva 1988 Bouda, V., Hampl, J., Lipták, J.: Materials for Electronics. Textbook of ČVUT Praha, 2000. Harper, Ch.A.: Electronic Materials and Processes Handbook. McGraw-Hill, 2004. Klauk Hagen: Organic Electronics: Materials, Manufacturing and Applications. Willey-VCH, 2006. Dorf, R.C.: The Electrical Engineering Handbook Series. Second Edition. CRC Press, 2005. Whitaker, J.C. Microelectronics. Second Edition. CRC Press, 2006.

Ne