637-3003/01 – Materiály pro elektrotechniku a mikroelektroniku (MpEM)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity5
Garant předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2014/2015Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
SZU02 doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 16+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

- student získá přehled o současných i perspektivních materiálech pro aplikace v elektrotechnice, mikroelektronice a optoelektronice, - student bude umět klasifikovat a objasnit stěžejní technologie přípravy pasivních a aktivních elektronických prvků, - student bude umět definovat a aplikovat postupy tvorby složitých mikrostruktur při planárně epitaxní technologii - student bude umět navrhnout vhodný materiál pro konkrétní pasivní či aktivní prvky v elektrotechnice a mikroelektronice, - student bude umět vyhodnotit a aplikovat poznatky z teorie při návrhu optimálních postupů při planárně epitaxní technologie (např. růst definovaných vrstev epitaxí, návrh mikrolegování, podmínky difuzních procesů…).

Vyučovací metody

Přednášky
Semináře
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Cílem výuky předmětu je podat studentům základní informace o soudobých i perspektivních materiálech, které se používají v jednotlivých oborech elektrotechniky a mikroelektroniky. Jednotlivé kategorie materiálů pro aplikace v elektrotechnice: vodivé materiály (vodiče, supravodiče, materiály pro kontakty, termoelektrickou přeměnu, odporové materiály, pájky), dielektrika, feroelektrické materiály a izolanty, magnetické materiály (měkké, tvrdé, speciální na bázi slitin kovů vzácných zemin a oxidů), polovodiče pro mikro- a optoelektroniku, solární články, kovová skla, tekuté krystaly, nanotechnologie. Předmět je zaměřen na charakterizaci procesů přípravy jednotlivých typů materiálů současnými technologiemi ve vztahu k mikroelektronice, používanými materiály a směry vývoje pro potřebu kvalifikovaného řešení problémů spojených s další miniaturizací elektronických systémů a prvků. Značná pozornost je věnována polovodičovým materiálům a integrovaným obvodům s vysokou integrací, vlivu geometrických rozměrů na vlastnosti pevných látek, mechanismům nerovnovážných procesů tvorby mikrostruktury, principům selektivity a postupům mikro-technologických operací, syntézou, vytvářením mikro- a nanovrstev, jejich charakterizací, vlastnostmi a aplikacemi v elektronice. Výklad teorie syntézy materiálů, molekulárního inženýrství, nano- a mikrotechnologií umožní vytvářet představy o technologiích příštích desetiletí.

Povinná literatura:

DRÁPALA, J. Materiály pro elektrotechniku, studijní opora. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2013. ISBN 978-80-248-3380-4. ROUS, B. Materiály pro elektroniku a mikroelektroniku. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1991. ISBN 80-03-00617-1. BOUDA, V., J. HAMPL a J. LIPTÁK. Materials for Electronics. Textbook. Praha: ČVUT Praha, 2000. WHITAKER, J.C. Microelectronics. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press, 2006. ISBN 978-0849333910.

Doporučená literatura:

VAVŘINA, K. a A. KREJČIŘÍK. Elektronika materiálů. Praha: ČVUT Praha, 1990. BOUDA, V. Vlastnosti a technologie materiálů. Praha: České vysoké učení technické, 1993. ISBN 80-01-00976-9.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Dva kontrolní testy v průběhu semestru.

E-learning

Prozatím na http://www.person.vsb.cz/

Další požadavky na studenta

Vypracování semestrálního projektu na zadané téma.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Základní charakteristiky a požadavky na elektrotechnické materiály. Fyzikální, chemické a fyzikálně chemické metody rafinace kovových i nekovových materiálů a jejich charakterizace. 2. Nové typy elektronických, optoelektronických a magnetických prvků. Vliv elektricky aktivních prvků na vlastnosti elektronických součástek. 3. Materiály s vysokou elektrickou vodivostí. Materiály pro kontakty, termočlánky, bimetaly, pájky, odporové materiály. Supravodivost. Nízkoteplotní a vysokoteplotní supravodiče. 4. Soudobé technologie výroby polovodičových materiálů a integrovaných obvodů, celková struktura technologií aplikovaných v mikroelektronice, evoluce a druhy technologií, příprava podložek (substrátů), základy fotolitografie, základní materiály používané při tvorbě struktury polovodičových prvků. 5. Elementární polovodiče a polovodičové sloučeniny, dielektrické nanovrstvy a metody jejich vytváření, kovové kontakty a vnitřní spoje, mikrolegování, defekty polovodičových prvků, principy kontroly a automatizace technologických procesů. 6. Vliv geometrických rozměrů na vlastnosti pevných látek. Vlastnosti nanokrystalů a krystalizačních zárodků, základní etapy tvorby nanovrstev a oblasti jejich využití, rozměrové efekty ve struktuře elektronických prvků 7. Miniaturizace a topologie elektronických prvků, technologické operace a funkční vlastnosti součástek, mechanismy degradace elektronických prvků. 8. Mechanismus elementárních procesů růstu tenkých vrstev epitaxí (VPE, LPE, MBE, MO CVD), napařováním, naprašováním a iontovou implantací, mechanismy difuzních procesů v polovodičích. 9. Princip selektivity a postupů technologických operací v mikroelektronice Základní kritéria hodnocení lokálních operací, metody vytváření topologického obrazce na podložce, maskování, lokálně aktivované operace, topologické přeměny a vytváření dodatečných prvků struktury pomocí selektivních operací. 10. Vytváření horizontálních a vertikálních struktur. Litografické metody. EUV litografie, elektronová a iontová projekční litografie. Reaktivní iontové leptání. Technologie přípravy kvantových teček na bázi polovodičů. 11. Finální operace, fyzikální metody kontroly defektů, kompozice a obvody lokálních operací, principiální podmínky odstranění mechanických spojů. Metody LP CVD, LE CVD, PETEOS. Mikro- a nanofabrikace. 12.Mikro-optoelektronika, sloučeniny AIIIBV, AIIBVI…, materiály pro laserovou techniku, detektory záření, solární technika. 13. Magnetické a dielektrické materiály. Oxidické materiály pro paměťové prvky (ferity, feroelektrika), materiály pro bublinové paměti (granáty). 14. Kapalné krystaly. Nematické, lamelární a kolumnární systémy - struktura a její transformace, materiály pro zvláštní účely, whiskery. Materiálové inženýrství mikroelektroniky.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2014/2015 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  25
        Zkouška Zkouška 60  16
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI 2017/2018 prezenční angličtina povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI 2016/2017 prezenční angličtina povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI 2015/2016 prezenční angličtina povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI_N 2014/2015 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok