637-3003/02 – 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 graduální
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2014/2015Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
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
Kombinovaná 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.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2021/2022 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2020/2021 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMT+9360 2022/2023 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMT+9360 2021/2022 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMT+9360 2021/2022 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMT+9360 2020/2021 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMT 2019/2020 prezenční angličtina povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMT-nově akreditované-příprava 2019/2020 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMMI 2018/2019 prezenční angličtina povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok