Fyzika povrchů a rozhraní

Garant předmětu:

Ladislav Kalvoda

Přednášející:

Ladislav Kalvoda

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra inženýrství pevných látek

Anotace:

Kurz podává popis základních termodynamických vlastností, atomové a elektronové struktury povrchů a rozhraní. Fyzikální modely platné pro objemové systémy jsou konfrontovány se změnami, ke kterým dochází v důsledku zavedení diskontinuity tvořené povrchem či rozhraním. Teoretický popis je následován přehledem experimentálních technik využívaných k přípravě povrchových struktur a studiu jejich chemického složení a strukturního uspořádání a a dále doplněn o příklady simulačních postupů umožňujících analýzu a predikci vlastností vybraných systémů. Probíraná problematika je demonstrována na výsledcích vybraných realizovaných studií.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1Termodynamický popis povrchu/rozhraní, základní parametry.

2Krystalová struktura 2D systémů v přímém a reciprokém prostoru.

3Povrchové elektronové stavy (model želé, model téměř volných elektronů a Shockleyho stavy, model silně vázaných elektronů a Tammovy stavy).

4Výstupní práce a kontaktní potenciál, ohyb energetických pásů, polovodičové supermřížky a elektronové minipásy,

5Povrchové plasmony, povrchové vibrační stavy.

6Metody přípravy čistých povrchů.

7Experimentální metody stanovení chemického složení povrchu (AES, XPS, UPS, SIMS).

8Difrakční metody studia strukturního uspořádání povrchů (LEED, RHEED, speciální XRD metody).

9Rastrovací mikroskopické metody (SEM, STM, AFM, NFOM).

10Speciální techniky (elektronová/iontová emisní mikroskopie, SEXAFS, mikroskopie Augerových elektronů, techniky evanescentního pole).

11Studium povrchových vibrací (dynamika mřížky, spektroskopie povrchových fononů, povrchová difůze, povrchové tavení).

12Adsorpce (termodynamika povrchů, fyzikální adsoprce, chemisorpce, povrchová segregace, desoprční spektroskopie).

13Pokrytí, ultra-tenké filmy a epitaxní vrstvy (LPE, CVD, ALD, MBE, LB vrstvy, elektrolytická depozice, fraktální povrchy).

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1]. Prutton, M.: Introduction to Surface Physics, Clarendon Press, Oxford 1998.

[2] Prudnikova, I.A., Mamonova, M.V., Prudnikov, V.: Surface Physics: Theoretical Models and Experimental Methods, CRC Press 2013.

[3] Kalvoda, L., Parshin, A.S.: Vybraná témata z fyziky povrchů, Nakladatelství ČVUT Praha, 2000.

Doporučená literatura:

[4]. Woodruff, D.P., Delchar, T.A.: Modern Techniques of Surface Science (2nded.) Cambridge University Press, Cambridge 1994.

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:

• Fyzikální inženýrství materiálů (volitelný předmět)
• Fyzikální elektronika - Fotonika (volitelný předmět)
• Inženýrství pevných látek (povinný předmět programu)
• Kvantové technologie (volitelný předmět)