637-0032/01 – Materiály pro elektrotechniku a mikroelektroniku (MpEM)
Garantující katedra | Katedra neželezných kovů, rafinace a recyklace | Kredity | 5 |
Garant předmětu | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
Ročník | 4 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2001/2002 | Rok zrušení | 2008/2009 |
Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
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.
Vyučovací metody
Anotace
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.
Povinná literatura:
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.
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
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.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.