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

Gurantor departmentDepartment of Non-ferrous Metals, Refining and RecyclingCredits5
Subject guarantorprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Subject version guarantorprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementChoice-compulsory
Year4Semestersummer
Study languageCzech
Year of introduction2001/2002Year of cancellation2008/2009
Intended for the facultiesFMTIntended for study typesMaster
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
BUJ37 doc. Ing. Kateřina Skotnicová, Ph.D.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 2+2

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

Další požadavky na studenta

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

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (100) 51
        Exercises evaluation Credit 45 (45) 0
                Project Project 15  0
                Written exam Written test 30  0
        Examination Examination 55 (55) 0
                Written examination Written examination 25  0
                Oral Oral examination 30  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2008/2009 (M3910) Physical and Materials Engineering (3911T019) Neželezné kovy (03) Non-ferous Metals P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2007/2008 (M3910) Physical and Materials Engineering (3911T019) Neželezné kovy (03) Non-ferous Metals P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2006/2007 (M3910) Physical and Materials Engineering (3911T019) Neželezné kovy (03) Non-ferous Metals P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2005/2006 (M3910) Physical and Materials Engineering (3911T019) Neželezné kovy (03) Non-ferous Metals P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2004/2005 (M3910) Physical and Materials Engineering (3911T019) Neželezné kovy (03) Non-ferous Metals P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2003/2004 (M3910) Physical and Materials Engineering (3911T019) Neželezné kovy (03) Non-ferous Metals P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2002/2003 (M3910) Physical and Materials Engineering (3911T019) Neželezné kovy (03) Non-ferous Metals P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan
2001/2002 (M3910) Physical and Materials Engineering (3911T019) Neželezné kovy (03) Non-ferous Metals P Czech Ostrava 4 Choice-compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner