637-0032/01 – Materials for Electrotechnics and Microelectronics (MpEM)
Gurantor department | Department of Non-ferrous Metals, Refining and Recycling | Credits | 5 |
Subject guarantor | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. | Subject version guarantor | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. |
Study level | undergraduate or graduate | Requirement | Choice-compulsory |
Year | 4 | Semester | summer |
| | Study language | Czech |
Year of introduction | 2001/2002 | Year of cancellation | 2008/2009 |
Intended for the faculties | FMT | Intended for study types | Master |
Subject aims expressed by acquired skills and competences
Student po absolvování předmětu získá schopnosti:
- seznámit se elektronovou teorií kovového stavu, kohezními silami a kohezní energií pevných látek, s pásovou teorií pro klasické a tranzitivní kovy, Brillouinovými zónami pro vodiče, izolátory, polovodiče.
- pochopit 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, bimetaly, pájky, kovy a slitiny pro pojistky, materiály s tvarovou pamětí a navrhnout jejich aplikace
- 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) .
- poznat speciální technologie nutné pro perspektivní oblasti mikro-elektrometalurgie
- navrhnout vhodné aplikace polovodičových materiálů 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: mechanické zkoušky, technologické zkoušky, nedestruktivní zkoušky, mikrostrukturní charakteristiky, chemická makro- a mikroanalýza, měření elektrických a jiných fyzikálních vlastností .
- získat o poznatky o nejnovějších typech materiálů pro elektrotechniku a submikroelektroniku: nanomateriály, tekuté krystaly, paměťové materiály, možnosti miniaturizace, materiály pro vakuovou techniku.
Teaching methods
Summary
The aim of the tuition is to present to students fundamental information about
present as well as perspective materials that are used in particular branches
of electronics. Theoretical fundamentals: structure and properties of
substances, bonds between atoms, crystal lattice imperfections, physical and
chemical properties of materials, methods of preparation of electrotechnical
materials. Individual categories of materials for application in electronics:
conductive materials (conductors, superconductors, materials for contacts, for
thermoelectric transformation, resistive materials), dielectrics, ferroelectric
materials and insulating materials, magnetic materials (soft, hard, special
materials on the base of alloys of metals and oxides, semiconductors for
microelectronics and optoelectronics, solar cells, constructional materials,
composites, metallic glasses, liquid crystals, nanotechnology.
Compulsory literature:
1. ROUS, B.: Materiály pro elektroniku a mikroelektroniku. SNTL Praha 1991.
2. BOUDA, V., MACH, P., PETR, J., ŠTUPL, K.: Vlastnosti a technologie
materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1996.
3. DRÁPAL, S.: Materiály a technologie I, II. Skripta ČVUT Praha, 1987.
4. VAVŘINA, K., KREJČIŘÍK, A.: Elektronika materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1986.
5. HASSDENTEUFEL a kol.: Elektrotechnické materiály. Alfa – SNTL, Bratislava
1978.
6. VENKRBEC, J.: Výrobní procesy III. Skripta ČVUT Praha, 1983.
7. KUCHAŘ, L., DRÁPALA, J.: Metalurgie čistých kovů. Nadácia R. Kammela, Košice
2000.
8. MALÝ, Z. - SIMERSKÝ, M.: Elektrotechnologie - Elektrotechnické materiály,
SNTL Praha 1980.
Recommended literature:
Way of continuous check of knowledge in the course of semester
E-learning
Other requirements
Prerequisities
Subject has no prerequisities.
Co-requisities
Subject has no co-requisities.
Subject syllabus:
Vodiče, polovodiče a izolanty – fyzikální, chemické, termodynamické a
mechanické vlastnosti. Materiály s vysokou elektrickou vodivostí. Měď. Hliník.
Vysokotavitelné kovy. Uhlíkové materiály. Materiály pro kontakty, termočlánky,
bimetaly, pájky, materiály s tvarovou pamětí. Odporové materiály.
Supravodivost. Nízkoteplotní a vysokoteplotní supravodiče. Polovodičové
materiály. Křemík, germanium. Polovodičové sloučeniny. Materiály pro
optoelektroniku. Oxidické polovodičové materiály. Planárně epitaxní technologie
výroby integrovaných obvodů. Tekuté krystaly. Paměťové prvky. Magnetické
materiály a jejich vlastnosti. Magneticky tvrdé a měkké materiály. Kovová
skla. Ferity. Dielektrika a izolanty, vlastnosti. Polarizace dielektrik.
Plynná, kapalná a pevná dielektrika a izolanty. Konstrukční materiály.
Kompozity. Materiálové inženýrství mikroelektroniky.
Conditions for subject completion
Occurrence in study plans
Occurrence in special blocks
Assessment of instruction
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.