637-0824/01 – Konstrukční materiály pro mikroelektroniku (KMME)
| 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 | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2007/2008 | Rok zrušení | 2008/2009 |
| Určeno pro fakulty | USP | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Vyučovací metody
Anotace
Předmět je zaměřen na charakteristiku procesů přípravy jednotlivých typů
nanostrukturních materiálů a současnými nanotechnologiemi ve vztahu k
mikrotechnologiím, používanými materiály a směry vývoje pro potřebu
kvalifikovaného řešení problémů spojených s další miniaturizací elektronických
systémů a prvků. Předmět se zabývá dále technologiemi přípravy fyzikálně a
chemicky vysoce čistých materiálů, základními procesy a materiály soudobé
nanotechnologie polovodičových materiálů a integrovaných obvodů s velmi vysokou
integrací, vlivem geometrických rozměrů na vlastnosti pevných látek, mechanismy
nerovnovážných procesů tvorby nanostruktury, principy selektivity a postupů
nanotechnologických operací, syntézou, vytvářením mikro- a nanovrstev,
zpracováním objemových materiálů, jejich charakterizací, vlastnostmi a
aplikacemi v elektronice. Výklad teorie syntézy nanomateriálů, molekulárního
inženýrství, nano- a mikrotechnologií umožňuje vytvářet představy o
technologiích příštích desetiletí.
Povinná literatura:
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
Náplň přednášek:
1. Úvod, definice a rozdělení nanotechnologií. Vztah mikrotechnologií a
nanotechnologií. Základní charakteristika a požadavky na mikro- a
nanoelektronické materiály. Technologie přípravy fyzikálně a chemicky vysoce
čistých materiálů. Fyzikální, chemické a fyzikálně chemické metody rafinace
kovových i nekovových materiálů a jejich charakterizace.
2. Metody přípravy vysoce čistých a strukturně definovaných materiálů s
monokrystalickou strukturou pro nové typy elektronických, optoelektronických a
magnetických prvků. Vliv elektricky aktivních prvků na vlastnosti elektronických
součástek.
3. Základní procesy a materiály I. Soudobé nanotechnologie polovodičových
materiálů a integrovaných obvodů, celková struktura nanotechnologiíí
aplikovaných v mikroelektronice, evoluce a druhy technologií, příprava podložek
(substrátů), základy fotolitografie, základní materiály používané při tvorbě
struktury polovodičových prvků.
4. Základní procesy a materiály II. Elementární polovodiče a polovodičové
sloučeniny dielektrické nanovrstvy a metody jejich vytváření, kovové kontakty a
vnitřní spoje, mikrolegování, technologické defekty polovodičových prvků,
principy kontroly a automatizace technologických procesů.
5. Vliv geometrických rozměrů na vlastnosti pevných látek I. Vlastnosti
nanokrystalů a krystalizačních zárodků, základní etapy tvorby nanovrstev a
oblasti jejich použití, rozměrové efekty ve struktuře elektronických prvků
6. Vliv geometrických rozměrů na vlastnosti pevných látek II. Miniaturizace a
topologie elektronických prvků, nanotechnologické operace a funkční vlastnosti
součástek, mechanismy degradace elektronických prvků.
7. Mechanismy nerovnovážných procesů tvorby nanostruktury I. Klasifikace
teoretických modelů krystalizace, kvazirovnovážné a kinetické modely,
kineticko-statistický model tvorby vrstev z molekulárních svazků, mechanismus
růstu nanovrstev s účastí chemických reakcí (CVD, MO CVD, ).
8. Mechanismy nerovnovážných procesů tvorby nanostruktury II. Mechanismus
elementárních procesů růstu nanovrstev epitaxí, napařováním, naprašováním a
iontovou implantací, mechanismy difuzních procesů v polovodičích.
9. Nanoelektronika I. Princip selektivity a postupů nanotechnologických operací.
Základní kritéria hodnocení lokálních operací, metody vytváření výchozího
topologického obrazce na podložce, maskování, lokálně aktivované operace,
topologické přeměny a vytváření dodatečných prvků struktury pomocí selektivních
operací.
10. Nanoelektronika II. Vytváření horizontálního členění struktur. Litografické
metody. EUV litografie, elektronová a iontová projekční litografie. Reaktivní
iontové leptání. Vytváření vertikálních nanometrových struktur. Epitaxní metody.
Epitaxe molekulárních svazků, epitaxe z organokovů. Technologie přípravy
kvantových teček na bázi polovodičů.
11. Nanoelektronika III. Finální operace, fyzikální metody kontroly defektů,
kompozice a obvody lokálních operací, principiální podmínky úplného odstranění
mechanických spojů. Mmetody LP CVD, LE CVD, PETEOS. Mikrofabrikace a
nanofabrikace. Nanosoučástky. Návrh nanotranzistoru, fyzikální modelování.
12. Nanomateriály I. Nanooptoelektronika, sloučeniny AIIIBY, AIIBVI…, materiály
pro laserovou techniku, detektory záření, solární technika.
13. Nanomateriály II. Magnetické a dielektrické materiály. Oxidické materiály
pro paměťové prvky (ferity, feroelektrika), materiály pro bublinové paměti
(granáty).
14. Nanomateriály III. Kapalné krystaly. Nematické, lamelární a kolumnární
systémy - struktura a její transformace, materiály pro zvláštní účely, whiskery.
Náplň cvičení:
1. Úvod. Individuální zadání seminární práce. Základní pojmy z oblasti
nanostrukturních materiálů pro elektroniku.
2. Termodynamika fázových rovnováh v binárních systémech, interakce prvků,
interakční koeficient – program 1
3. Modelování procesů krystalizace na PC – program 2.
4. Epitaxní technologie tvorby nanovrstev, jejich charakterizace – program 3.
5. Difuzní technologie a jejich aplikace při tvorbě přechodů P-N, reakční difuze
– vznik nových fází.
6. Fyzikální modelování samoorganizace v koloidních systémech, metoda sol-gel.
7. Difuzí limitovaný růst fraktálu – laboratorní úloha – program 4.
8. Test č. 1, odborný film z oblasti nanotechnologie a mikroelektronika.
9. Měření parametrů mikroelekronických prvků – laboratorní úloha – program 5.
10. Studium mechanických vlastností nanomateriálů při aplikaci indentoru.
11., 12. Exkurze do ON Semiconductor Czech Republic, a.s., Rožnov pod Radhoštěm
– moderní technologie výroby mikroelektronických prvků – 3 h.
13. Test č. 2, obhajoba seminárních prací.
14. Obhajoba seminárních prací, udělení zápočtů.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.