Popis předmětu - B2M34NANA

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
B2M34NANA Nanoelektronika a nanotechnologie Rozsah výuky:2p+2l
Garanti:Voves J. Role:PV Jazyk výuky:CS
Vyučující:Voves J. Zakončení:Z,ZK
Zodpovědná katedra:13134 Kreditů:6 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.

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. Grafén, 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

Požadavky:

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

Webová stránka:

http://moodle.fel.cvut.cz/

Klíčová slova:

molecular beam epitaxy, metalorganic vapor phase epitaxy, atomic layer epitaxy, delta doping, electron litography, extreme ultraviolet litography, X-ray litography, quantum well, quantum wire, quantum dot, resonant tunneling, Coulomb blockade, single electron transistor, ferromagnetic semiconductor, Currie temperature, Rashba effect, giant magnetoresistence, spin field effect transistor, spin light emmiting diode, Josephson junction, squid

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
MPEK1_2018 Před zařazením do oboru PV 2
MPEK3_2018 Před zařazením do oboru PV 2


Stránka vytvořena 13.12.2018 07:48:12, semestry: Z,L/2020-1, L/2017-8, L/2019-20, Z,L/2018-9, Z/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.