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

Fizyka cienkich warstw 1300-FZ23FCW-SD
Wykład (WYK) Semestr zimowy 2019/20

Informacje o zajęciach (wspólne dla wszystkich grup)

Liczba godzin: 15
Limit miejsc: (brak limitu)
Zaliczenie: Egzamin
Rygory zaliczenia zajęć: egzamin
Literatura uzupelniająca: 6. A. Oleś. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego. WNT, 2006.
Metody dydaktyczne: metody pracy ze źródłami
wykład kursowy
wykład monograficzny
Metody dydaktyczne - inne: Wykład w formie prezentacji multimedialnej, dyskusja wybranych miejsc wykładu, indywidualna praca z książką i literaturą, analiza pracy studenckiej w formie kolokwium
Literatura:

1. C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa, 1999.

2. L.V. Azaroff, Struktura i własności ciał stałych, Warszawa, 1980.

3. H. Lüth Solid Surfaces, Interfaces and Thin Films, Springer, 2001.

4. M. Ohring Materials Science of Thin Films, Academ. Press 2ed. 2002

5. Moje wykłady w formie prezentacji

Efekty uczenia się:

W01 posiada wiedzę z zakresu fizyki ciała stałego oraz ogólną wiedzę dotyczącą materiałów i technologii stworzenia cienkich warstw;

W07 posiada wiedzę z zakresu technik doświadczalnych stosowanych w fizyce ciała stałego dotyczących materiałów w postaci cienkich warstw

W08 zna teoretyczne podstawy budowy i działania aparatury badawczej materiałów w postaci cienkich warstw

U02 potrafi planować i przeprowadzać badania doświadczalne z zakresu fizyki ciała stałego dotyczące materiałów w postaci cienkich warstw

U04 potrafi zastosować zdobytą wiedzę i umiejętności z zakresu fizyki ciała stałego, które dotyczą materiałów w postaci cienkich warstw, do innych dziedzin.

U05 zna podstawowe czasopisma anglojęzyczne z zakresu fizyki ciała stałego dotyczące materiałów w postaci cienkich warstw 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 własnego uczenia

K02 potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role

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

Metody i kryteria oceniania:

2 kolokwium w formie 5 pytań z rożnych rozdziałów przedmioty (0.25+0.25); egzamin - pisemna praca zaliczeniowa - 5 pytań z rożnych rozdziałów przedmioty (0.5).

Zakres tematów:

1. Ogólna charakteryzacja warstw, jako obiektów niejednorodnych. Rola powierzchni.

Mechanizmy wzrostu cienkich warstw. Relacje pomiędzy energiami adsorbatu, podłoża i interfejsu.

Epitaksja oraz ją rodzaje. Czynniki wpływające na typ wzrostu warstwy epitaksjalnej.

Dopasowanie struktury sieci warstwy i podłoża, przykłady takiego dopasowania.

Energii powierzchniowe rożnych pierwiastków. Zwilżanie podłoża. Warstwy przejściowe.

2. Kinetyka wzrostu warstw. Adsorpcja/dyfuzja; zarodkowanie, wzrost. Lokalizacja atomów na ustępach i innych niejednorodnościach. Etapy oraz stadia formowania warstwy. Koalescencja. Formowanie dyslokacji. Koncentracja dyslokacji w rożnych etapach wzrostu warstw. Zależność rozmiarów krystalitów od parametrów wzrostu warstwy. Szorstkość warstwy.

3. Fizyczne podstawy rożnych etapów wzrostu warstw. Akomodacja termiczna. Współczynnik akomodacji termicznej. Model jednowymiarowy akomodacji atomów na podłożu. Wiązanie fizyczne i chemiczne oraz ich parametry. Akomodacja i desorpcja. Współczynnik desorpcji. Średni czas rezydencji. Dyfuzja powierzchniowa. Długość dyfuzyjna. Nukleacja. Formowanie klasterów. Zmiana energii przy formowaniu klasterów. Krytyczny promień i energia przy nukleacji. Kapilarny model enukleacji. Wpływ prędkości osadzenia i temperatury podłoża na procesy nukleacji. Zależność rozmiarów krystalitów od prędkości osadzenia i temperatury podłoża.

4. Ewolucja struktury i morfologii warstw. Fundamentalne zjawiska do ewolucji struktury warstwy: nukleacja, wzrost kryształów i rozrastanie ziaren. Zależność struktury warstw od procesu krystalizacji. Ewolucja struktury warstwy w zależności od stosunku temperatury podłoża/ temperatura topnienia. Zony I, II, III i T. Role inhibitorów.

Metody wzrostu warstw epitaksjalnych

5. Metoda epitaksji z cieczy (metoda LPE). Ogólna charakterystyka procesu. Przebieg procesu LPE. Umowy wzrostu metoda LPE.

Wzrost homo-epitaksjalny. Umowy graniczne dla niedopasowania stałych sieci warstw i podłoża (na przykładzie granatów i perowskitów). Strefy przejściowe. Wybór składu roztworu w topniku. Współczynniki R1-R4 i ich wybór. Metody optymizacji stosunku jonów aktywatora i topnika.

Doskonałość strukturalna warstw monokrystalicznych w porównaniu z innymi postaciami krystalicznymi materiałów (na przykładzie granatów i perowskitów).

Wzrost hetero-epitaksjalny. Przykłady wzrostu hetero-epitaksjalnego metodą LPE. Role wyboru topnika.

6. Naparowanie próżniowe. Morfologia warstw.

Ogólna charakterystyka naparowania próżniowego (PVD). Metody PVD. Strefowy model Movchana-Demchishina. Strefowy model Thortona-Meisiera. Czynniki determinujące morfologie warstw.

Wykorzystanie strefowych modeli (na na przykładzie CsBr:Eu). Stworzenie warstw iglastych dla obrazowania rentgenowskiego.

Epitaksja za pomocą wiązki laserowej (metodą Pulse Laser Deposition, PLD). Fizyczne podstawy oraz schemat metody PLT. Kontrola in-situ parametrów warstwy.

7. Epitaksja z fazy gazowej oraz ją metody.

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.

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 metalo-organicznych). Fizyczne podstawy metody oraz ogólna charakterystyka tej metody. Przykłady zastosowania metody MOVPE.

8. Metody charakteryzacji warstw. Metody pomiar grubości warstwy. Trawienie selektywne. Metody dyfrakcji rentgenowskiej. Mikroskopia skaningowa. Mikroskopia TEM. Mikroskopia AFM.

Grupy zajęciowe

zobacz na planie zajęć

Grupa Termin(y) Prowadzący Miejsca Akcje
1 każdy poniedziałek, 9:15 - 10:45, sala 9
Yuriy Zorenko 5/4 szczegóły
Wszystkie zajęcia odbywają się w budynku:
Budynek przy Al. Powstańców Wielkopolskich 2
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy.