Detail předmětu

Junctions and Nanostructures

FEKT-DPA-FY1Ak. rok: 2020/2021

Kvantová mechanika, stručný přehled.
Rozhraní: polovodič A-polovodič B, polovodič-kov, polovodič-izolant. Vyčerpaná oblast, vlastnosti. Principiální omezení daná kvantovou a statistickou fyzikou.
Nanostruktury: Základní typy nanostruktur. Detekce a lokalizace nanostruktur. Interakce v blízkém poli. Nanotechnologické nástroje a zařízení. Nanooptika. Aplikace nanotechnologií: lékařské a biotechnologické obory, nanoelektronika, molekulární elektronika.

Zajišťuje ústav

Výsledky učení předmětu

Student získá znalosti o moderním fyzikálním popisu a vysvětlení jevů, které se odehrávají v polovodičových strukturách, na jejich rozhraních a v nanostrukturách. Dokáže vysvětlit povahu fyzikálních limitů v miniaturizaci polovodičových zařízení.

Prerekvizity

Prerekvizitou je absolvování magisterského studia FEKT či obdobého zaměření.

Doporučená nebo povinná literatura

Sze, S.M., NG, Kwok. K.: Physics of Semiconductor Devices. 3rd edittion, Wiley, 2006. (EN)
Colinge, J.-P., Colinge, C.A.: Physics of Semiconductor Devices, Kluwer 2002, ISBN 1-40207-018-7. (EN)
Poole, Ch.P. Jr., Owens, F.J. Introduction to Nanotechnology, Wiley Interscience, 2003, ISBN 0-471-07935-9. (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

0-20 b projekt
0-80 b závěrečná zkouška

Jazyk výuky

angličtina

Osnovy výuky

1. Introduction, the philosophy of modern physics and the physical nature of substances (moving atoms, molecules, clusters, etc.).
2. Special theory of relativity (Michelson-Morley experiment, Galileo and Lorentz transformation, Lorentz-FitzGerald contraction, time dilatation and other consequences).
3. Particle properties of waves (thermal radiation, quantum light theory, photoelectric effect, Compton effect, X-ray diffraction).
4. Wave properties of particles (duality principle, de Broglie wave, group and phase velocity, wave function, particle diffraction, uncertainty principle, John Wheeler's experiment).
5. Quantum mechanics (wave function, Schrödinger equation, Eigen values ​​and functions, medium value operators, solution of the particle in the potential trap, Schrödinger's paradox).
6. Problems in quantum mechanics (degree of potential energy, harmonic oscillator, tunneling, resonant tunneling, quantum dot).
7. Quantum description of the hydrogen atom (SR for the hydrogen atom, quantum numbers, Zeeman effect, Stark effect, Bohr model).
8. Multi-electron atoms (electron configuration, Hund's rule, atomic spectra).
9. Energy states and energy band theories.
10. Interface (homogeneous and heterogeneous transitions in semiconductors, semiconductor-metal, semiconductor-insulator, Poisson equation, typical electron traps, state density).
11. Interface semiconductor-metal, semiconductor-insulator.
12. Nanoelectronics and charge transport (quantum conductivity, Coulomb Blocking and oscillation, Hall's phenomena).
13. Excursion to Thermo Fisher Scientific (FEI Czech Republic s.r.o.).

Cíl

Cílem předmětu je objasnit důležité jevy současné fyziky polovodičových rozhraní a nanostruktur s pomocí adekvátních fyzikálních nástrojů - kvantové a statistické fyziky.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program DPA-KAM doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-EKT doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-MET doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-SEE doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-TLI doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-TEE doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Seminář

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

eLearning