Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Nowoczesna inżynieria materiałowa 1300-FZ12NIM-SD
Wykład (WYK) Semestr letni 2018/19

Informacje o zajęciach (wspólne dla wszystkich grup)

Liczba godzin: 30
Limit miejsc: (brak limitu)
Zaliczenie: Zaliczenie na ocenę
Rygory zaliczenia zajęć: zaliczenie na ocenę
Literatura uzupelniająca: 1. Guozhong Cao Nanostructures&Nanomaterials, USA, Imperial College Press, 2004.
2. Rainer Wasser, Nanoelectronics and Information Technology, 3rd Edition, Wiley WGH, 2012.
3. L.C. Feldman, J. W. Mayer, Fundamental of Surfaces and Thin Film Analysis, North-Holland, 2012.
Metody dydaktyczne: wykład kursowy
Metody dydaktyczne - inne: Metody dydaktyczne Wykład w formie prezentacji multimedialnej, dyskusja wybranych miejsc wykładu, indywidualna praca z książką i literaturą, przygotowanie referatu studentem na wybrany temat.
Literatura:

1. Nanocomposite, Ceramic, and Thin Film Scintillators. Published by Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.; Printed in the USA. ISBN 978-981-4745-22-2 (Hardcover); ISBN 978-981-4745-23-9 (eBook).

2. Inorganic Phosphors: Compositions, Preparation and Optical Properties, Ed. by William M. Yen, Marvin J. Weber, CRC Press, 2004.

3. S.Aruna , A. Mukasyan, Combustion synthesis and nanomaterials, Current Opinion in Solid State and Materials Science, 12 (200) 44–50.

4. Moje wykłady w formie prezentacji.

Efekty uczenia się:

K_W01 posiada rozszerzoną wiedzę z zakresu fizyki i jej historycznego rozwoju, a także znaczenia cywilizacyjnego oraz wpływu fizyki na inne dziedziny nauki

K_W07 posiada wiedzę z zakresu technik doświadczalnych i obserwacyjnych stosowanych w fizyce

K_W08 zna teoretyczne podstawy budowy i działania aparatury badawczej i pomiarowej w fizyce W01 posiada rozszerzoną wiedzę z zakresu fizyki ciała stałego, która dotyczy technologii stworzenia materiałów w rożnych formach krystalicznych w makro, mikro- i nano-scali;

W07 posiada wiedzę z zakresu technik doświadczalnych stosowanych do badania materiałów w rożnych formach krystalicznych;

W08 zna teoretyczne podstawy budowy i działania aparatury badawczej materiałów w rożnych formach krystalicznych w makro, mikro i nano-scali.

K_U02 potrafi planować i przeprowadzać badania doświadczalne z zakresu fizyki oraz opracowywać wyniki tych badań i na tej podstawie wyciągać krytyczne wnioski

K_U04 potrafi zastosować zdobytą wiedzę i umiejętności z zakresu fizyki do innych dziedzin

K_U05 zna podstawowe czasopisma anglojęzyczne z zakresu fizyki znajdujące się na liście czasopism punktowanych i potrafi znajdować w nich niezbędne informacje, a także potrafi korzystać z naukowych baz danych U02 potrafi planować i przeprowadzać badania doświadczalne materiałów w rożnych formach krystalicznych;

U04 potrafi zastosować zdobytą wiedzę i umiejętności z zakresu fizyki ciała stałego, które dotyczą procesów stworzenia materiałów w rożnych formach krystalicznych, do innych dziedzin;

U05 zna podstawowe czasopisma anglojęzyczne z zakresu fizyki ciała stałego dotyczące procesów stworzenia materiałów w rożnych formach krystalicznych i potrafi znajdować w nich niezbędne informacje, a także potrafi korzystać z naukowych baz danych

K_K01 zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia, potrafi inspirować i organizować proces uczenia się własny i innych;

K_K03 posiada umiejętność pracy w grupie, pełniąc w niej różne role;

K_K05 - rozumie potrzebę systematycznego zapoznawania się z czasopismami naukowymi i popularnonaukowymi z dziedziny fizyki w celu poszerzania i pogłębiania wiedzy

K01 zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia, potrafi inspirować i organizować proces uczenia się własny i innych;

K03 posiada umiejętność pracy w grupie, pełniąc w niej różne role.

K05 - rozumie potrzebę systematycznego zapoznawania się z czasopismami naukowymi i popularnonaukowymi z dziedziny fizyki w celu poszerzania i pogłębiania wiedzy

Metody i kryteria oceniania:

Ocena referatu na wybrany temat (0.4); zaliczenie z oceną - pisemna praca zaliczeniowa: 4 pytania z rożnych rozdziałów przedmioty oraz zadanie praktyczne (0.6).

Zakres tematów:

Klasyfikacja nowoczesnych materiałów i technologii: za składem chemicznym, za formą krystaliczną oraz za metodą syntezy. Zastosowanie materiałów w rożnych postaciach krystalicznych w nowoczesnej elektronice i energetyce.

Nowoczesne technologii otrzymania kryształów.

Metoda Czochralskiego. Fizyczne podstawy metody oraz aparatura do wzrostu kryształów. Forma interfejsu stop-kryształ. Kontrola średnicy kryształów.

Metoda Bridgmana-Stokbargera. Fizyczne podstawy metody, stadia wzrostu i aparatura. Wybór tygla i kształt kryształów.

Metoda mikro-wyciągania (micropuling-down, MPD). Fizyczne podstawy metody oraz urządzenie, które stosuje sie do tej metody. Kształt kryształów, otrzymanych metodą MPD.

Metoda Edge-Defined Film-Fed Growth (EDFG). Fizyczne podstawy metody oraz urządzenie, które stosuje sie do tej metody. Typy kryształów, otrzymanych metodą EDFG.

Nowoczesne technologii otrzymania warstw.

Zaawansowana metoda epitaksji z cieczy (metoda LPE). Krystalizacje kwasi-homo-epitaksjalna oraz hetero-epitaksjalna metodą LPE. Warunki brzegowe dla epitaksji metoda LPE codo niedopasowania stałych sieci warstwy i podłoża. Strefy przejściowe. Różnica w doskonałości strukturalnej i właściwościach optycznych warstw i kryształów tego samego materiału oraz powody dla takiej różnicy (na przykładzie warstw i kryształów granatów YAG:Ce i LuAG:Ce). Dwu– oraz trzy-warstwowe struktury.

Metoda MBE (Molecular Beam Epitaxy, epitaksja z wiązek molekularnych) oraz ogólna charakterystyka tej metody. Schemat MBE. Fizyczne podstawy metody MBE. Przykłady zastosowania metody MBE.

MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy, epitaksja z fazy gazowej z użyciem związków metaloorganicznych). Fizyczne podstawy metody oraz ogólna charakterystyka tej metody. Przykłady zastosowania metody MOVPE.

Metoda HF CVD (Hot Flament Chemical Vapour Deposition; epitaksja z fazy gazowej z użyciem gorącego włókna) oraz ją ogólna charakterystyka. Przykłady zastosowania metody HF CVD.

Zaawansowane technologie ceramiczne. Technologia produkcji ceramiki metodą samo-propagującej syntezy spaleniowej spalenia (combusion syntesis).

Zaawansowane technologie nanokrystaliczne. Nano-kryształy, wprowadzone do matryc dielektrycznych (na przykładzie CsBr:Br). Tworzenie i destrukcja nanokryształów (NK), wprowadzonych do matryc dielektrycznych. Wpływ tworzenia NK na właściwości materiałów.

Inżynieria oraz optymizacja materiałów funkcjonalnych.

Materiały dla scyntylatorów. Fizyczne zasady pracy scyntylatorów. Historia scyntylatorów. Etapy wzbudzenia scyntylatora. Główne parametry scyntylatorów.

Metody technologiczne stworzenia scyntylatorów. Aplikacja scyntylatorów. Scyntylatory w rożnych rodzajach tomografii oraz fizyczne podstawy tych metod. Mikro-tomografia. Warstwy monokrystaliczne jako ekrany scyntylacyjne w mikrotomografii.

Metody optymizacji właściwości scyntylatorów (na przykładach wolframianu kadmu CdWO4 i wapna CaWO4; jodku cezu CsJ:Tl; ortokrzemiany Lu2SiO5:Ce oraz granatów YAG:Ce i LuAG:Ce).

Materiały dla dozymetrii. Materiały z luminescencją stymulowanej termicznie (TSL) i optycznie (OSL) oraz fizyczne zasady ich działania. Aplikacje materiałów TSL i OSL. Przykłady materiałów TSL i OSL. Główne parametry materiałów TSL i OSL. Sposoby technologiczne stworzenia materiałów dla dozymetrii oraz optymizacji ich właściwości.

Materiały dla laserów. Krotka historia laserów. Schemat laserów i zasady ich działania. Zastosowanie laserów. Materiały dla laserów gazowych; przykłady laserów gazowych. Lasery ekscymerowe.

Technologii otrzymania materiałów laserowych w postacie ciał krystalicznych, ich typy. Przykłady kryształów, jako materiałów laserowych. Ceramika laserowa. Warstwy monokrystaliczne jako materiały funkcjonalne dla mikro-laserów. Typy centrów emisji i zakres ich świecenia w materiałach laserowych.

Materiał dla oświetlenia w postacie ciął stałych. Typy źródeł światła i zasady ich działania. Struktura produkcji źródeł światła oraz dynamika rozwoju nowoczesnych źródeł światła.

Sposoby stworzenia światła białego. Parametry światła białego. Lampy fluorescencyjne. Diody LED. Fizyczne zasady pracy diody LED. Diody światła białego. Budowa LED emitującej światło białe (WLED). Etapy technologii stworzenia WLED.

Konwertory LED w rożnych postaciach krystalicznych. Przykłady konwertorów dla WLED. „Inżynieria” światła białego: zasady i możliwości. Przykłady inżynierii świecenia konwertora LED w postacie granaty YAG:Ce.

Materiały katodoluminescencyjne. Tradycyjne proszkowe materiały katodoluminescencyjne (KL) oraz technologie ich nakładania. KL materiały w postacie warstw monokrystalicznych oraz strefy ich zastosowania. Przewagi materiałów KL w postacie warstw monokrystalicznych. Domieszki, jaki dają kolor świecenia w rożnych zakresach spektralnych.

Sposoby stworzenia materiałów katodoluminescijnych. Przykład stworzenia ekranu KL w białym kolorem emisji. „Inżynieria” widma emisji ekranu KL: zasady i możliwości. Przykłady inżynierii świecenia ekranu KL w postacie granaty YAG:Ce.

Materiały dla markowania. Fluorescencja i fosforescencja. Przykłady fosforów z opóźnioną (persistent) luminescencją. Wykorzystanie takich fosforów. Nano-markery. Zależność właściwości nanomarkera od jego rozmiaru. Fosfory z „pomięciu”(storage). Technologii stworzenia kompozytów. Nano-powłoki. Przykłady wykorzystania fosfory z „pomięciu” dla markowania w badaniach biologicznych.

Materiały dla diagnostyki ultradźwiękowej. Zakres fal ultradźwiękowych (UD). Główne charakterystyki materiałów UD. Odbicie fal UD. Efekt Dopplera. Historia zastosowania diagnostyki UD oraz główne aplikacji diagnostyki UD. Materiały UD. Efekt piezoelektryczny i efekt elektromechaniczny. Przykłady materiałów UD: tradycyjne i nowoczesne. Technologii dla stworzenia UD materiałów.

Grupy zajęciowe

zobacz na planie zajęć

Grupa Termin(y) Prowadzący Miejsca Akcje
1 każdy wtorek, 14:30 - 16:00, sala 9
Yuriy Zorenko 4/4 szczegóły
Wszystkie zajęcia odbywają się w budynku:
Budynek przy placu Weyssenhoffa
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy.