637-0032/01 – Materials for Electrotechnics and Microelectronics (MpEM)

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.

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.