Povrchy a tenké vrstvy I (FSI-T1T)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
V přednášce je věnována pozornost experimentálním metodám analýzy
a měření vlastností povrchů. Cílem je seznámit uchazeče se základními
trendy v bouřlivě se rozvíjejícím odvětví moderní fyziky.
Výstupy studia a kompetence:
Student po absolvování kursu získá přehled o základních jevech na
povrchu pevné látky při tvorbě tenkých vrstev,
jakož i přehled o základních analytických metodách studia povrchů
a tenkých vrstev.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Přednáška je úvodním kursem série předmětů zabývajících se studiem
fyzikální problematiky dvourozměrných struktur - povrchů a rozhraní a
tenkých vrstev. Úvodní část přednášky je věnována problematice
"čistých" povrchů: technologii přípravy povrchů a rozhraní, jejich
morfologii a struktuře, stručnému popisu kmitů dvourozměrných mřížek a
elektronové struktury povrchů. Následující část se zaměřuje na interakci
povrchů (rozhraní) s okolním prostředím a odpovídající změny jejich
fyzikálních vlastností: rozptyl částic na povrchu pevné látky, kinetiku a
dynamiku elementárních procesů na povrchu (rozhraní) - adsorbci, difúzi,
desorbci a odprašování. Závěrečná část přednášky pojednává o
reakcích na povrchu pevných látek (heterogenní katalýza),
mechanismech růstu tenkých vrstev, vlastnostech a aplikacích tenkých
vrstev (s vyjímkou optických vlastností).
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Cvičení, skládající se z jednotlivých panelů, připravených podle
doporučené literatury samostatně studenty, jsou povinná. U zkoušky
bude brán zřetel na výsledky cvičení, povolená je při přípravě literatura,
ústní část probíhá formou diskuse nad přípravenou oblastí fyziky
povrchů a rozhraní.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení odborného základu  14 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Fyzika dvourozměrných struktur (povrchů a rozhraní) a tenkých vrstev -
definice a význam Příprava povrchů a rozhraní definovaných vlastností:
Nutná podmínka - ultravakuum (UV), metody přípravy (štípání nebo
lámání v UV, iontové bombardování a žíhání vzorku, napařování a
molek. svazková epitaxe (MBE), epitaxe použitím chemických reakcí a
jiné metody), kontrola kvality povrchu. Morfologie a struktura povrchů a
přechodů: Povrchové napětí a makroskopický tvar, relaxace,
rekonstrukce a defekty, fázové přechody, dvoudimenzionální mřížka,
superstruktura a reciproká mřížka, strukturální modely pevná
látka/rozhraní. Kmity dvourozměrných mřížek a elektronová struktura
povrchů: Elementární excitace, Výstupní práce a metody jejího měření,
povrchové stavy a zahnutí pásů na povrchu /rozhraní. Rozptyl na
povrchu pevné látky: Kinematická teorie rozptylu na povrchu pevné látky
a její aplikace pro LEED, dynamická teorie LEEDu a strukturální
analýza, nepružný rozptyl na povrchu pevné látky, klasické přiblížení
teorie rozptylu. Interakce povrchu/rozhraní s prostředím: Fyzisorbce,
chemisorbce, 2D-fázové přechody, změna výstupní práce vlivem
adsorbce, přenos energie na povrchu pevné látky, kinetika a dynamika
elementárních procesů na povrchu- adsorbce, difúze, desorbce,
odprašování. Povrchové reakce a růst tenkých vrstev: Katalýza,
nukleace a růst tenkých vrstev, studium růstu vrstev in situ.
Vlastnosti tenkých vrstev:
Mechanické vlastnosti, elektrické a magnetické vlastnosti, (optické
vlastnosti).
Aplikace tenkých vrstev:
Zdokonalování mechanických vlastností a ochrana materiálů, aplikace
T.V. v elektronice a mikroelektronice, aplikace v optice, optoelektronice a
integrované optice).
    Cvičení odborného základu Panel I: AES, SIMS.
Panel II: EELS
Panel III: XPS/UPS
Panel IV: LEED/RHEED.
Panel V: RBS/LEIS.
Panel VI: Analýza založená na desorbci plynů z povrchu.
Panel VII: SEM a STM/AFM.
Panel VIII: SEXATS.
Literatura - základní:
1. LUTH, T.: Surface and Interfaces of Solids,
2. ZANGWILL, A.: Physics at Surfaces,
3. ECKERTOVÁ, L.: Elektronika povrchů,
Literatura - doporučená:
1. FELDMAN, L.C.: Fundamentals of the Surface Analysis,
2. ECKERTOVÁ, L.: Fyzika tenkých vrstev,
3. LUTH, T.: Surface and Interfaces of Solids,
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Fyzikální inženýrství -- zá,zk 3 Povinný 2 1 Z