Politechnika Warszawska - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Charakteryzacja materiałów dla mikroelektroniki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELxxx-MSP-CHA Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Charakteryzacja materiałów dla mikroelektroniki
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Charakteryzacja i diagnostyka )-Mikroelektronika, fotonika i nanotechnologie-mgr.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane )-Elektronika-dr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

CHA

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Celem wykładu jest zapoznanie studentów z najczęściej używanymi współczesnymi technikami charakteryzacji materiałów oraz mikro- i nanostruktur. Przedstawione zostaną metody mikroskopowe, skanujące, dyfrakcyjne, spektroskopowe oraz profilowe, ich wady i zalety, zakresy zastosowań oraz zasady działania urządzeń. Podczas zajęć laboratoryjnych studenci wykorzystają w praktyce wiedzę zdobytą w trakcie wykładu, poprzez działania na specjalistycznym sprzęcie do charakteryzacji materiałów oraz mikro- i nanostruktur.

Pełny opis:

Celem wykładu jest zapoznanie studentów z najczęściej używanymi współczesnymi technikami charakteryzacji materiałów oraz mikro- i nanostruktur. Przedstawione zostaną metody mikroskopowe, skanujące, dyfrakcyjne, spektroskopowe oraz profilowe, ich wady i zalety, zakresy zastosowań oraz zasady działania urządzeń. Podczas zajęć laboratoryjnych studenci wykorzystają w praktyce wiedzę zdobytą w trakcie wykładu, poprzez działania na specjalistycznym sprzęcie do charakteryzacji materiałów oraz mikro- i nanostruktur.

Treść wykładu
Wprowadzenie (2h)

Ogólna klasyfikacja metod charakteryzacji materiałów i struktur.
Obrazowanie a techniki analityczne. Rodzaje informacji uzyskiwanych
dzięki charakteryzacji (morfologia, struktura elektronowa i
krystaliczna, skład chemiczny materiału). Podstawy fizyki zjawisk
rozpraszania. Promieniowanie rentgenowskie i jego oddziaływanie z
materią. Elektrony, neutrony i jony oraz ich oddziaływanie z materią.
Rozpraszanie sprężyste i dyfrakcja.

Techniki mikroskopowe (6h)

Obrazowanie. Powiększanie obrazu i rozdzielczość. Soczewki i ich wady:
aberracja chromatyczna, aberracja sferyczna, astygmatyzm. Mikroskopia
świetlna. Mikroskopia elektronowa - aspekty optyki elektronowej,
generowanie wiązki elektronów, oddziaływanie elektron-próbka.
Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) - obrazowanie za pośrednictwem
elektronów wtórnych i wstecznie rozproszonych, wykorzystanie kontrastu
napięciowego, kontrast magnetyczny. Transmisyjna mikroskopia
elektronowa (TEM) - dyfrakcja elektronów, kontrasty obrazów TEM
(rozproszeniowy, dyfrakcyjny, od różnej głębokości preparatu i od
defektów strukturalnych, fazowy oraz kontur ekstynkcyjny). Skaningowa
transmisyjna mikroskopia elektronowa (STEM). Inne mikroskopie, np.
jonowa.

Techniki mikroskopii bliskich oddziaływań wykorzystujące sondę
skanującą (4h)


Skaningowa mikroskopia tunelowa (STM). Budowa i idea działania
mikroskopu z sondą skanującą. Tryby pracy mikroskopu STM. Oddziaływanie
ostrze-próbka. Mikroskopia sił atomowych (AFM) - budowa mikroskopu,
zasada działania, tryby pracy (kontaktowy, bezkontaktowy, przerywanego
kontaktu), modyfikacje. Inne metody wykorzystujące sondę skanującą.

Techniki dyfrakcyjne (4h)

Techniki dyfrakcyjne objętościowe: dyfrakcja promieniowania
rentgenowskiego i dyfrakcja neutronów. Wymagania, obszary zastosowań.
Dyfraktometria proszkowa. Założenia, geometria układu. Badania przy
małych kątach rozproszenia. Techniki dyfrakcyjne powierzchniowe -
wykorzystanie elektronów odbitych (odbiciowa spektrometria
wysokoenergetycznych elektronów (RHEED) i spektrometria
niskoenergetycznych elektronów (LEED)). Schematy układów, zastosowania.

Techniki spektroskopowe (4h)

Pomiary spektroskopowe - obserwacja procesów absorpcji, odbicia i
emisji. Spektroskopia fotonowa - pomiary optyczne (pomiar współczynnika
odbicia i absorpcji/transmisji), fotoluminescencja, spektroskopia
oscylacyjna Ramana i w podczerwieni, spektroskopia promieniowania
rentgenowskiego (odmiany i modyfikacje). Spektroskopia zakresu fal radiowych - spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI). Spektroskopia elektronowa - emisja promieniowania rentgenowskiego w SEM i TEM (metody wykorzystujące pomiar energii lub długości fali promieniowania), katodoluminescencja w SEM i STEM, spektroskopia strat energii elektronów.

Analiza powierzchni i profilowanie głębokościowe (4h)

Spektroskopia elektronowa powierzchni - metody rentgenowskiej
spektroskopii fotoelektronów (XPS) i spektroskopii elektronów Augera
(AES). Spektroskopie masowe - spektroskopia mas jonów wtórnych (SIMS)
oraz spektroskopia masowa wtórnych cząstek neutralnych (SNMS); badanie
powierzchni i profili głębokościowych. Rozpylanie jonowe - metody
spektroskopii rozpraszania wstecznego Rutherforda (RBS) oraz
spektroskopii promieniowania rentgenowskiego powstającego pod wpływem
bombardowania protonami (PIXE). Reflektometria neutronowa i
rentgenowska.

Wybrane techniki badania właściwości kształtowanych przez mikro- i
nanostrukturę materiału (4h)


Techniki analizy właściwości mechanicznych (wytrzymałość, ciągliwość,
odporność na pękanie, twardość i energia odkształcenia sprężystego),
elektrycznych (np. przewodność, przenikalność), magnetycznych (np.
podatność magnetyczna) i termicznych (np. temperatura, przewodność
cieplna, entalpia).

Dwa kolokwia wykładowe (2h)


Zakres laboratorium
Program zajęć laboratoryjnych obejmuje 5 trzygodzinnych ćwiczeń:
rezonansowe pomiary i analiza parametrów elektrofizycznych (jak
przewodność) ultracienkich (do 10 nm grubości) warstw metalicznych w
celu zademonstrowania zmiany charakteru badanego układu z
objętościowego na mezoskopowy, badanie powierzchni (np. topografii,
struktury, składu pierwiastkowego) ciała stałego oraz mikro- i
nanostruktur przy użyciu: mikroskopii sił atomowych (AFM), skaningowej
mikroskopii elektronowej (SEM) i mikroskopii konfokalnej oraz analiza
składu chemicznego ich powierzchni oraz objętości techniką
spektroskopii mas jonów wtórnych (SIMS).



  • Pomiary przenikalności elektrycznej i przewodności cienkich
    warstw.

  • Budowa, działanie mikroskopu sił atomowych, pomiary nanostruktur.

  • Metody mikroskopii elektronowej - skaningowa mikroskopia
    elektronowa (SEM).

  • Analiza mikrostruktur w oparciu o mikroskopię konfokalną.

  • Charakteryzacja przy pomocy spektrometrii mas jonów wtórnych
    (SIMS).


Poprzedniki
Typ poprzednikaNr poprzednikaKod poprzednikaNazwa poprzednika
Zalecany1103A-ELxxx-MSP-NANNanotechnologie
Zalecany1103A-ELxxx-MSP-ZTMZaawans. technologie mikroelektroniki i fotoniki krzemowej

Literatura:

    1. "Nanotechnologie. Nanotechnologie krok po kroku", Praca zbiorowa pod red.: R.W. Kelsall, I.W. Hamley, M. Geoghegan, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, 2008.

    2. "Scanning Microscopy for Nanotechnology. Techniques and
      Applications", W. Zhou, Z.-L. Wang (eds.), Springer, 2007.

    3. "Nanostructures & Nanomaterials", G. Cao, Imperial College
      Press, London, 2004.

    4. "Metody doświadczalne fizyki ciała stałego", A. Oleś, WNT,
      Warszawa, 1998.

Metody i kryteria oceniania:

W ramach przedmiotu przeprowadzone zostaną dwa kolokwia wykładowe oceniane w skali 0-30 punktów, dodatkowo w ramach prowadzonych laboratoriów studenci będą mogli uzyskać od 0 do 5 punktów za każde ćwiczenie laboratoryjne. Ostatnią częścią składową oceny jest praca domowa, która pozwoli na zdobycie od 0 do 15 punktów. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie minimum 50% punktów z każdej z trzech ocenianych części.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2019-02-18 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 42 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 42 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Piotr Firek, Aleksander Werbowy
Prowadzący grup: Piotr Firek, Aleksander Werbowy
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2018-02-19 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Aleksander Werbowy
Prowadzący grup: Aleksander Werbowy
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-18
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Aleksander Werbowy
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2017-02-20 - 2017-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Aleksander Werbowy
Prowadzący grup: Aleksander Werbowy
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2015/2016 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2016-02-23 - 2016-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Aleksander Werbowy
Prowadzący grup: Aleksander Werbowy
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2014/2015 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2015-02-23 - 2015-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Aleksander Werbowy
Prowadzący grup: Aleksander Werbowy
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2013/2014 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2014-02-24 - 2014-09-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 42 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 42 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Aleksander Werbowy
Prowadzący grup: Aleksander Werbowy
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2012/2013 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2013-02-20 - 2013-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Aleksander Werbowy
Prowadzący grup: Aleksander Werbowy
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.