637-3003/03 – Materiály pro elektrotechniku a mikroelektroniku (MpEM)
| 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 | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžné ověření studijních výsledků:
• prezenční forma studia – 2 písemné testy, 1 semestrální projekt;
• kombinovaná forma studia – 1 semestrální projekt.
Závěrečné ověření studijních výsledků:
• ústní zkouška.
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky