Popis předmětu - AD2M34NAN

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
AD2M34NAN Nanoelektronika a nanotechnologie Rozsah výuky:14KP+6KC
Garanti:Voves J. Role:PO,V Jazyk výuky:CS
Vyučující:Voves J. Zakončení:Z,ZK
Zodpovědná katedra:13134 Kreditů:5 Semestr:L

Anotace:

Cílem předmětu je seznámení studentů se současnými nanotechnologiemi ve vztahu k elektronickým, fotonickým a spintronickým aplikacím. V předmětu jsou využity základy kvantové teorie k objasnění jevů, ke kterým dochází v nanometrových strukturách. Probrány jsou základní nanoelektronické součástky a jejich možné aplikace. Pozornost je věnována moderním počítačovým metodám a modelům, které umožňují simulovat funkci nanoelektronických struktur a které jsou důležitým nástrojem při jejich návrhu a optimalizaci.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: AD2M34NAN

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: A2M34NAN

Cíle studia:

Cílem studia je získat základní přehled o uplatnění nanotechnologií v elektronice a spintronice a seznámit studenty s posledními v oblasti elektronických nanosoučástek.

Osnovy přednášek:

1. Úvod - cesta k nanoelektronice
2. Kvantové jevy v nanostrukturách, polovodičové heterostruktury v nanoelektronice.
3. Nanometrové struktury. Výpočty kvantových stavů a vlnových funkcí
4. Modely kvantového transportu
5. Simulace nanoelektronických součástek
6. Systémy TCAD . Využití při návrhu a výrobě polovodičových součástek a obvodů.
7. Moderní metody epitaxe. Epitaxe z molekulárních svazků (MBE), epitaxe z organokovů (MOVPE)
8. Nanolitografie. Extrémní ultrafialová litografie, rentgenová, eleketronová a iontová litografie.
9. Dvorozměrné struktury. Heterostrukturní FET (HEMT). Součástky s rezonančním tunelováním a jejich aplikace
10. Jednorozměrné struktury. Uhlíhové nanotrubky a jejich aplikace.
11. Kvantové tečky a jejich aplikace. Coulombovská blokáda. Tranzistory s jedním elektronem. Polovodičové lasery.
12. Spintronické nanosoučástky. Feromagnetické polovodiče, Rashbův jev, obří magnetorezistence.
13. Nanoelektronika se supravodivými součástkami, Josephsonův jev, SQUID.
14. Molekulární elektronika. Vytváření nanostruktur přístupem "bottom - up".

Osnovy cvičení:

1. Seminář: Shrnutí základů polovodičové elektroniky
2. Seminář: Kvantové jevy v nanostrukturách - základní pojmy a principy
3. Seminář: Kvantové jevy v nanostrukturách - příklady aplikací kvantověmechanických principů
4. Počítačové nástroje pro studium kvantových jevů - praktické ukázky na PC.
5. Počítačové nástroje pro studium kvantových jevů - samosatatná práce - simulace RTD na PC.
6. Počítačové nástroje pro studium kvantových jevů - samosatatná práce - simulace kvantové tečky na PC.
7. Systémy TCAD - praktické ukázky systémů pro návrh polovodičových struktur na PC.
8. Systémy TCAD - simulace nanometrového FET na PC.
9. Exkurze: FzÚ AV ČR - moderní metody epitaxe (MBE, MOVPE)
10. Systémy TCAD. - simulace HEMT, HBTna PC
11. Systémy TCAD. - simulace polovodičového laseru na PC
12. Exkurze: ÚFE AV ČR - charakterizace nanostruktur (AFM, BEEM, SIMS)
13. Mikroskopie skenující sondou - praktické ukázky (AFM,SPM)
14. Zápočet

Literatura:

1. K. Goser, P. Glösekötter, J. Dienstuhl, Nanoelectronics and Nanosystems, Springer, 2004.
2. J. Voves, J. Kodeš, Elektronické součástky nové generace, Grada 1995
3. P. Harrison, Quantum Wells, Wires and Dots, J. Wiley & Sons, 1999.

Požadavky:

elektronické prvky, elektronické obvody, teorie elektromagnetického pole, základy kvantové mechaniky, matematická analýza, maticový počet

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6s

Webová stránka:

https://moodle.fel.cvut.cz/enrol/index.php?id=3031

Klíčová slova:

Zmenšování rozměrů součástek, epitaxe z molekulárních svazků, epitaxe z organokovovů, epitaxe atomárních vrstev, delta dotace, elektronová litografie, extrémní ultrafialová lithografie, rentgenová lithografie, kvantová jáma, kvantový drát, kvantová tečka, rezonanční tunelování, Coulombovská blokáda, jednoelektronový tranzistor, feromagnetický polovodič, Currieova teplota, Rashbův jev, obří magnetorezistence, spinový tranzistor, spinová svítivá dioda, Josephsonův přechod, squid.

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
MKEEM1 Technologické systémy V 2
MKEEM5 Ekonomika a řízení elektrotechniky V 2
MKEEM4 Ekonomika a řízení energetiky V 2
MKEEM3 Elektroenergetika V 2
MKEEM2 Elektrické stroje, přístroje a pohony V 2
MKOI1 Umělá inteligence V 2
MKOI5 Softwarové inženýrství V 2
MKOI4 Počítačová grafika a interakce V 2
MKOI3 Počítačové vidění a digitální obraz V 2
MKOI2 Počítačové inženýrství V 2
MKKYR4 Letecké a kosmické systémy V 2
MKKME3 Elektronika PO 2
MKKYR1 Robotika V 2
MKKYR3 Systémy a řízení V 2
MKKYR2 Senzory a přístrojová technika V 2


Stránka vytvořena 9.12.2019 11:51:01, semestry: Z,L/2020-1, L/2018-9, Z,L/2019-20, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.