Vybrané kapitoly z nanostruktur

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra fyzikální elektroniky

Anotace:

Soubor přednášek je rozdělen na dva bloky. Prvních šest dvouhodinových pojednává o teoretickych základech nanoelektroniky. Ve druhém je osm hodinových specializovaných přednášek soustředěných na vybrané nanoelektronické materiály. Závěrečné dvě dvouhodinovky jsou rezervovány na přípravu a presentaci semestrálních prací, na základě jejich ocenění a podle kvality presentace bude udělen klasifikovaný zápočet. Přednášet se budou v obecné části: základy teorie nanostruktur, transport v nich, jejich optické vlastnosti, mikroskopová nanocharakterizace (STM, AFM), nanomanipulace, nanolitografie, role povrchu a rozhraní v nanostrukturách, spintronika. Specializovaná témata jsou: Vlastnosti a aplikace dielektrik s nanoskopickým uspořádáním. Počítačové simulace nanosystémů. Nanokrystalický křemík, příprava a charakterizace. Uhlíkové grafenové struktury, příprava, vlastnosti, aplikace. Nanostruktury z A(III)B(V) materiálů (kvantové jámy a tečky) - příprava, vlastnosti, aplikace. Diamantové a nanodiamantové tenké vrstvy pro optiku, biosensory a MEMS. Ramanova spektroskopie a její aplikace na nanostruktury. Nanokompozitní magnetika pro biomedicinální aplikace.

Požadavky:

Alespoň základní kurz Kvantové fyziky. Výhodu hlubšího pochopení budou mít ti se zvládnutou Fyzikou pevných látek, případně Krystalografií.

Osnova přednášek:

1. Úvod do teorie nanostruktur.

2. Transport v nanostrukturách.

3. Mikroskopová nanocharakterizace (STM, AFM), nanomanipulace, nanolitografie.

4. Role povrchů a rozhraní v nanostrukturách.

5. Spintronika.

6. Optické vlastnosti nanomateriálů.

7a. Vlastnosti a aplikace dielektrik s nanoskopickým uspořádáním.

7b. Počítačové simulace nanosystémů.

8a. Nanokrystalický křemík, příprava a charakterizace.

8b. Uhlíkové grafénové struktury, příprava, vlastnosti, aplikace.

9a. Nanostruktury z A(III)B(V) materiálů (kvantové jámy a tečky) - příprava, vlastnosti, aplikace.

9b. Diamantové a nanodiamantové tenké vrstvy pro optiku, biosensory a MEMS.

10a. Ramanova spektroskopie a její aplikace na nanostruktury.

10b. Nanokompozitní magnetika pro biomedicinální aplikace.

11. Rezerva, příprava na seminární práce.

12.-13. Referáty studentů (po 20 - 30 minutách).

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

znalosti a přehled o teoretických základech nanoelektroniky, o vybraných typech nanostruktur a nanomateriálů a i o základních polovodičových (nano)technologiích (MBE, MOVPE a EBL).

Schopnosti:

orientace v oblasti teoretických základů nanoelektroniky, vybraných typech nanostruktur a nanomateriálů a základních polovodičových (nano)technologií, samostatná a kritická práce se zdroji informací, příprava a prezentace odborného tématu.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] L. Frank, J. Král, Eds., Metody analýzy povrchu, iontové, sondové a speciální metody, Academia, 2002.

[2] P. Y. Yu, M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors, 3rd Edition, Springer Verlag, 2003.

Doporučená literatura:

[3] S. Datta: Electronic transport in mesoscopic systems, Cambridge University Press, 1995.

[4] V. L. Mironov, Fundamentals of Scanning Probe Microscopy, The textbook for students of the senior courses of higher educational institutions, Russian academy of science, Institute of physics of microstructures, 2004.

[5] A. Zangwill, Physics at Surfaces, Cambridge University Press, 1996.

[6] N. Peyghambarian, S.W. Koch, A. Mysyrowicz, Introduction to Semiconductor Optics, Prentice Hall, 1993.

[7] S.V. Gaponenko, Optical Properties of Semiconductor Nanocrystals, Cambridge University Press, 1998.

[8] D. Bimberg, M. Grundmann, N. N. Ledentsov, Quantum dots heterostructures, Wiley, 1999.

[9] M. Grundmann, Ed., Nano-Optoelectronics, Springer-Verlag, 2002.

[10] R. Waser, Nanoelectronics and information technology, Wiley-VCH, 2003 (pp. 31-78, 527-590).

[11] I. Nezbeda, J. Kolafa, M. Kotrla, Úvod do počítačových simulací: Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, Karolinum, 2003.

[12] W. Koch, M. C. Holthausen, A Chemist's Guide to Density Functional Theory, Wiley-VCH, 2002.

[13] R. Schropp, M. Zeman, Amorphous and Microcrystalline Silicon Solar Cells, Kluwer Academic Publishers, 1998.

[14] 18. V. A. Schuskin, N. N. Ledentsov, D. Bimberg, Epitaxy of Nanostructures, Springer-Verlag, 2004.

[15] M. A. Herman, W. Richter, H. Sitter, Epitaxy, Springer-Verlag, 2004.

[16] E.Smith, G. Den, Modern Raman Spectroscopy - A Practical Approach, Wiley & Sons, 2005.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: