Fyzika pokročilých polovododičových součástek a materiálů

Garant předmětu:

Jan Voves

Přednášející:

Jan Voves

Cvičící:

Jan Voves

Předmět zajišťuje:

katedra mikroelektroniky

Anotace:

Principy moderních polovodičových součástek a integrovaných obvodů jsou založeny na elektrických a optických vlastnostech polovodičových materiálů. Studenti získají znalosti, jak těchto vlastností využít pro činnost polovodičových součástek. Důraz bude kladen na kvantově-mechanický výklad vlatností pevných látek, pásové inženýrství, statistiky nosičů náboje, semiklasickou teorii transportu, srážkové mechanizmy, elektro-magnetické transportní jevy, balistický transport, optické vlastnosti. Tyto vlastnosti budou studovány také experimentálně. Studenti připraví své vlastní struktury podle zaměření jejich disertačních prací a provedou jejich charakterizaci v rámci individuálních projektů.

Požadavky:

Fyzika pevných látek

Osnova přednášek:

1. Základní koncepty. Transport elektronů a děr v polovodičových krystalech

2. Pásová struktura, efektivní hmotnost, pohyblivost

3. Boltzmannova transportní rovnice. Srážkové mechanizmy

4. Srážky s fonony, ionizovanými příměsni, saturace rychlosti

5. Aproximace relaxační doby

6. Transport v silném elektrickém poli

7. Transport v magnetickém poli, kvantový Hallův jev

8. Transport nosičů náboje v nanometrových strukturách

9. Kvantová transport, matice hustoty, Greenovy a Wignerovy funkce

10. Resonanční tunelování, transport elektronů v supermřížkách

11. Single electron transport, Coulombovská blokáda

12. Ballistický transport

13. Optické jevy

14. Transport v organických materiálech

Osnova cvičení:

1. Nanotechnogické postupy

2. Lihografické metody - laser direct writing

3. Leptání a depozice vrstev včetně ALD

4. Individuální projekt - příprava struktury v laboratoři

5. Individuální projekt - příprava struktury v laboratoři

6. Individuální projekt - příprava struktury v laboratoři

7. Individuální projekt - příprava struktury v laboratoři

8 Průběžná prezentace projektu

9. Charakterizační metody - elektrické, optické včetně Ramanovy spektroskopie

10. Individuální projekt - charakterizace struktury v laboratoři

11. Individuální projekt - charakterizace struktury v laboratoři

12. Individuální projekt - charakterizace struktury v laboratoři

13. Individuální projekt - charakterizace struktury v laboratoři

14. Závěrečná prezentace projektu

Cíle studia:

Získat teoretické znalosti a praktické zkušenosti v oblasti moderních technologií, nanostruktur a materiálových charakterizačních metod.

Studijní materiály:

M. Lundstrom: Fundamental of Carrier transport, 2nd Ed., Cambridge university press 2000

P. Harrison: Quantum Wells, Wires and Dots, Wiley 2000

M.L. Cohen, S.G.Louie: Fundamentals of Condensed Matter Physics, Cambidge Univ. Press 2016

K. Goser, P. Glösekötter, J. Dienstuhl: Nanoelectronics and Nanosystems, Springer, 2004.

Ch. Kittel: Introduction to Solid State Physics, 8th ed., Wiley 2005

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Doktorské studium, prezenční forma (povinně volitelný předmět)
• Doktorské studium, kombinovaná forma (povinně volitelný předmět)