|
Vyučující
|
|
|
|
Obsah předmětu
|
Obsah přednášky: 1. Materiály Rozdělení materiálů podle struktury, složení a jejich základních vlastnosti. Základní principy materiálového inženýrství a jeho využití pro přípravu nanostruktorovaných látek. 2. Pevné látky Základy teorie pevných látek. Základy kvantového popisu elektronové struktury atomů a pevné látky. Základní pojmy z krystalové struktury látek. Definice nanomateriálu a jeho vztah ke struktuře látky. 3. Povrchy Základy fyziky tenkých vrstev. Definice a aplikace v průmyslu. Základní rozdíly mezi fyzikálními vlastnostmi pevné látky a tenkých vrstev. Využití tenkých vrstev v rozličných oblastech lidských činností. Tenké vrstvy v polovodičovém průmyslu, biotechnologiích, senzorice, energetice a strojírenství. 4. Aplikace tenkých vrstev v průmyslu Principy růstu tenkých vrstev. Základní metody přípravy tenkých vrstev. Fyzikální vlastnosti tenkých vrstev ovlivnitelné použitou metodou. Základní postupy přípravy nanostruktorovaných tenkých vrstev. 5. Měřící metody Metody pro studium vlastností materiálů. Základní přehled klíčových analytických metod pro výzkum materiálů. Měření struktury, složení a vlastností tenkých vrstev - SEM, TEM, XPS GDOES, XRD, Ramanova spektroskopie, AFM, nanointendace. 6. Vysokovýkonné polovodiče Materiály a tenké vrstvy pro využití v polovodičovém průmyslu. Základní požadavky na materiál umožňující výrobu spínacích tranzistorů vysokých výkonů. Vlasnosti materiálu v nanoměřítku. Využití 3D nanostrukturování pro přípravu rychlých hradel a zvýšení jejich hustoty na ploše. 7. Tvrdé vrstvy Tvrdé a otěruvzdorné vrstvy. Příklady typu materiálů, jejich přípravy a použití v praxi. Využití plazmových technik k optimalizaci fyzikálních vlastností tvrdých vrstev a možnosti jejich uplatnění v nových technologiích jejich přípravy. 8. Nanostruktury pro energetiku Nanostrukturované a funkční materiály pro ukládání elektrické energie do baterií. Materiály pro zvýšení energetické hustoty v bateriích. Základy teorie materiály vykazujících vysokou iontovou vodivost. Problematika vývoje pevnolátkových baterií. Nové trendy ve vývoji materiálů pro baterie nové generace. 9. Magnetické materiály Feroelektrické a feromagnetické materiály pro moderní paměťová zařízení. Základy spinotroniky a jejího využití pro budoucí číslicovou techniku. Nanomateriály vhodné pro přípravu tenkých vrstev využitelných ve spinotronice. 10. Uhlíkové materiály Moderní materiály na bázi uhlíku - fullereny, uhlíkové nanotrubice, uhlíková pěna, grafen, diamantu podobný uhlík. Jejich využití pro ukládání elektrické energie, katalýzu těkavých organických látek, fotokatalýzu nebo pro využití jako tribologických tenkých vrstev. 11. Dielektrické materiály Tenkovrstvé dielektrické (nano)materiály pro aplikace ukládání energie a palivové články. High-k materiály pro superkondenzátory. Palivové cely pro získávání elektrické energie ze zelených zdrojů (vodík, biometan atp.) 12. Polovodiče a kvantové nanomateriály Tenkovrstvé materiály pro moderní zobrazovací techniku a fotočlánky. Stručný popis principu činnosti tekutých krystalů. Moderní polovodičové materiály pro LED. Materiály pro nové zdroje světla a zobrazování jako např. OLED nebo laser. Materiálové trendy pro vývoj účinnějších solárních článků.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž)
- Domácí příprava na výuku
- 26 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 25 hodin za semestr
- Účast na výuce
- 28 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Seznámit studenty se základními pojmy teorie pevných látek a fyziky povrchů, aby studenti získali přehled o struktuře pevné látky seznámili se s metodami zkoumání vlastností pevných látek a povrchů. Hlavním cílem předmětu je představit studentům přehledové spektrum moderních, pokročilých (nanao)materiálu, tenkých vrstev a povrchů a to zejména s ohledem na jejich přípravu, vlastnosti a uplatnění v praxi.
|
|
Předpoklady
|
Znalosti obecné fyziky a fyziky pevných látek.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška
Prokázání znalostí v rozsahu odpřednášených témat.
|
|
Doporučená literatura
|
-
A. J. Dekker: Solid state physics, Prentice-Hall Englewood Cliffs 1958.
-
A. Zangwill: Physics at Surfaces, Cambridge University Press Cambridge 1988.
-
B. Rous: Materiály pro elektroniku a mikroelektroniku, SNTL Praha 1991.
-
H. Bubert, H. Jenett: Surfaces and Thin Films Analysis: Principles, Instrumentation, Applications, Wiley-VCH Verlag Weinheim 2002.
-
H. Bubert, H. Jenett: Surfaces and Thin Films Analysis: Principles, Instrumentation, Applications, Wiley-VCH Verlag Weinheim 2002.
-
H. Czichos, T. Saito, L. Smith: Handbook of Materials Measurement Methods, Springer Verlag 2006.
-
L. Eckertová: Fyzikální elektronika pevných látek, UK Praha 1992.
-
L. Eckertová: Metody analýzy povrchů - elektronová mikroskopie a difrakce, Academia Praha 1996.
-
P. M. Martin: Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings, Elsevier Oxford (2010)..
|