Fizyka międzypowierzchni i zjawisk kontaktowych
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 0800-FMZK |
Kod Erasmus / ISCED: |
(brak danych)
/
(0533) Fizyka
|
Nazwa przedmiotu: | Fizyka międzypowierzchni i zjawisk kontaktowych |
Jednostka: | Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
6.00
|
Język prowadzenia: | polski |
Wymagania wstępne: | Wiedza z fizyki oraz matematyki właściwa dla absolwenta pierwszego stopnia studiów. Wiedza z fizyki ciała stałego na poziomie podstawowym. |
Rodzaj przedmiotu: | przedmiot obowiązkowy |
Całkowity nakład pracy studenta: | Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (90 godz.): - udział w wykładach – 45 godz. - udział w ćwiczeniach – 15 godz. - udział w laboratorium – 30 godz. Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (90 godz.): - przygotowanie do wykładu – 5 godz. - przygotowanie do ćwiczeń – 10 godz. - przygotowanie do laboratorium – 15 godz. - pisanie prac – 20 godz. - czytanie literatury – 10 godz. - przygotowanie do egzaminu – 20 godz. - przygotowanie do kolokwium – 10 godz. Łącznie: 180 godz. (6 ECTS) |
Efekty uczenia się - wiedza: | W1 - zna podstawy matematyki niezbędne do opisu oraz modelowania zjawisk fizycznych oraz prostych obiektów technicznych, zna w zakresie podstawowym zjawiska występujące na powierzchni i międzypowierzchni struktur półprzewodnikowych, oraz zna w zakresie podstawowym wpływ zjawisk występujących na powierzchni i międzypowierzchni na własności i działanie układów mikroelektronicznych (K_W01, K_W06); W2 - ma podstawową wiedzę o powiązaniach fizyki z niektórymi obszarami nauki, przydatną do formułowania i rozwiązywania zagadnień inżynierskich (K_W05); W3 - posiada podstawową wiedzę o budowie oraz zasadę działania podstawowych elementów i układów elektronicznych (K_W07). |
Efekty uczenia się - umiejętności: | U1 - posiada umiejętność analizy, opisu, modelowania i przystępnego przedstawiania zjawisk fizycznych z zakresu międzypowierzchni struktur półprzewodnikowych, rozumie zjawiska zachodzące w świecie międzypowierzchni struktur półprzewodnikowych, potrafi definiować, objaśniać i tłumaczyć podstawowe zjawiska fizyczne, które są wykorzystywane w technologiach mikroelektronicznych, oraz potrafi zaadaptować wiedzę i metody fizyki do innych dyscyplin naukowych, (K_U01, K_U03, K_U05); U2 - umie planować i przeprowadzać zaawansowane eksperymenty lub obserwacje w określonych obszarach fizyki lub jej zastosowań, a także formułować i testować hipotezy związane z prostymi problemami badawczymi (K_U02); U3 - potrafi dokonać krytycznej analizy wyników pomiarów, obserwacji lub obliczeń teoretycznych wraz z oceną dokładności wyników (K_U04). |
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne: | K1 - zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia i doskonalenia zawodowego (K_K01); K2 - rozumie i docenia znaczenie rzetelności w działaniach własnych i innych osób; jest świadomy problemów etycznych w kontekście rzetelności badawczej (K_K02). |
Metody dydaktyczne: | Metody dydaktyczne podające: wykład informacyjny (konwencjonalny), Metody dydaktyczne poszukujące: ćwiczeniowa, laboratoryjna |
Metody dydaktyczne podające: | - wykład informacyjny (konwencjonalny) |
Metody dydaktyczne poszukujące: | - ćwiczeniowa |
Skrócony opis: |
Celem wykładu jest zapoznanie studentów ze zjawiskami występującymi na powierzchni i międzypowierzchniach struktur półprzewodnikowych i ich wpływ na własności i działanie układów mikroelektronicznych. 1. Struktura krystaliczna 2. Defekty struktury kryształów i dyslokacje w półprzewodnikach 3. Metody badania powierzchni ciała stałego 4. Wyznaczanie struktury elektronowej ciała stałego 5. Stany powierzchniowe 6. Przypowierzchniowy obszar ładunku przestrzennego w półprzewodniku 7. Przewodność powierzchniowa i pojemność powierzchniowa półprzewodników 8. Procesy równowagowe i quasi-równowagowe w półprzewodnikach 9. Zjawiska fotoelektronowe w półprzewodnikach 10. Pomiary własności elektrycznych ciał stałych 11. Złącza p-n 12. Przyrządy złączowe 13. Zjawiska stykowe w półprzewodnikach 14. Profile pasm energetycznych heterozłączy półprzewodnikowych |
Pełny opis: |
Celem wykładu będzie zapoznanie studenta z podstawowymi właściwościami materiałów półprzewodnikowych. Wykład będzie również miał na celu usystematyzowanie wiedzy w szybko rozwijających się obecnie dziedzinach, jakimi są nowe techniki i technologie wytwarzania elementów czy układów mikroelektronicznych. W trakcie wykładu szczególna uwaga zostanie zwrócona na zarysowanie zagadnień związanych z wytwarzaniem przyrządów półprzewodnikowych. W ramach wykładu studenci zapoznają się z budową, zasadą działania i parametrami kilku podstawowych struktur półprzewodnikowych, takich jak: diody, fotodiody, ogniwa słoneczne, termistory, rezystory jak również tranzystory bipolarne oraz tranzystory polowe ze złączem p-n. Wiedza nabyta przez studentów w trakcie wykładu i prowadzonych równolegle ćwiczeń rachunkowych powinna umożliwić zrozumienie zagadnień prezentowanych w ramach kolejnych zajęć na temat układów mikroelektronicznych. Treści zawarte w proponowanym wykładzie, w połączeniu z ćwiczeniami rachunkowymi będą pomocne w zrozumieniu zjawisk zachodzących w mikroświecie struktur półprzewodnikowych. Dodatkowo celem wykładu będzie przedstawienie podstawowych zjawisk fizycznych, które są wykorzystywane w technologiach mikroelektronicznych. Ponadto celem będzie także przedstawienie wybranych procedur, które pozwalają na świadome i celowe modyfikowanie własności ciała stałego (półprzewodnika) w celu wytworzenia określonych struktur półprzewodnikowych, czy wybranych fragmentów układów mikroelektronicznych. Możliwość kształtowania pożądanych właściwości materiałów mikroelektronicznych wiąże się z koniecznością znajomości zjawisk fizycznych, które legły u podstaw różnych technik oddziaływania na strukturę i własności ciał stałych. W ramach wykładu omówione zostaną podstawowe własności fizyczne materiałów półprzewodnikowych, ze szczególnym zwróceniem uwagi na opis półprzewodnika w stanie równowagi termodynamicznej, transport nośników, przewodnictwo, rekombinacja, pułapkowanie oraz dyfuzja nośników. Duża część wykładu poświęcona będzie na przedstawienie zjawisk zachodzących w złączu p-n, które jest podstawowym „elementem konstrukcyjnym” większości układów mikroelektronicznych. Nie mniej istotnym elementem struktur półprzewodnikowych jest złącze metal-półprzewodnik oraz struktura MIS. Kolejny fragment wykładu będzie przedstawić pracę oraz charakterystyki i parametry diody półprzewodnikowej, prostowniczej, waraktorowej, przełączającej, stabilizacyjnej, tunelowej, luminescencyjnej, referencyjnej, fotodiody, ogniwa słonecznego, termistora, rezystora jak również tranzystora bipolarnego oraz tranzystora polowego ze złączem p-n. W końcowej części wykładu prezentowane będzie zjawisko piezorezystancyjne w półprzewodnikach oraz zmiany własności półprzewodników typu n i typu p pod wpływem oddziaływania mechanicznego. Celem ćwiczeń będzie natomiast nabycie umiejętności posługiwania się specyficznymi wielkościami charakteryzującymi materiały półprzewodnikowe oraz zapoznanie studentów z metodami obliczania podstawowych parametrów materiałów półprzewodnikowych, złącz p-n, diod, tranzystorów bipolarnych i polowych. W trakcie zajęć studenci nabędą ogólną orientację w zakresie wartości wielkości fizycznych spotykanych w materiałach i układach mikroelektronicznych. Ważnym celem ćwiczeń jest również nabrania sprawności rachunkowej. W czasie ćwiczeń studenci nabędą umiejętności w operowaniu pojęciami i zależnościami prezentowanymi na wykładzie. |
Literatura: |
- J.E. Garbarczyk, Wstęp do fizyki ciała stałego (OWPW, 2017). - J. Spałek, Wstęp do fizyki materii skondensowanej (Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015). - W. Bogusz, Elementy fizyki ciała stałego (Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2016). - T. Figielski, Zjawiska nierównowagowe w półprzewodnikach (PWN, Warszawa 1980). - Oleś, Metody eksperymentalne fizyki ciała stałego, cz. I, II, III (WNT, Warszawa 1993). - A. Zangwill, Physics at Surfaces (Cambridge University Press, Cambridge, NY, Sydney 1988). - E.H. Rhoederick, R. H. Williams, Metal-Semiconductor Contacts (Oxford Science Publ., Oxford 1988). - M.A. Herman, Heterozłącza półprzewodnikowe (PWT, Warszawa 1989). - D.J. O'Connor, B. A. Sexton, R. St. C. Smart, Surface Analysis Methods in Materials Science (Springer-Verlag,Berlin,New York1992) |
Metody i kryteria oceniania: |
Kryteria oceniania: Warunkiem przystąpienia do egzaminu pisemnego jest otrzymanie oceny pozytywnej z ćwiczeń i laboratorium. Wykład: egzamin pisemny z zagadnień omawianych na wykładzie (K_W01, K_W06, K_W07): [91% -100%] – bardzo dobra [81% - 90%] – dobra plus [71% - 80%] – dobra [61% - 70%] – dostateczna plus [50% - 60%] – dostateczna [0 - 49%] – niedostateczna Ćwiczenia: warunkiem zaliczenia ćwiczeń jest uzyskanie pozytywnej oceny z 1 kolokwium i pracy na zajęciach - zaliczenie na ocenę, ocena ciągła studenta w czasie zajęć. Zaliczenie na ocenę na podstawie pisemnego kolokwium i pracy na ćwiczeniach (K_U02, K_U04): [91% -100%] – bardzo dobra [81% - 90%] – dobra plus [71% - 80%] – dobra [61% - 70%] – dostateczna plus [50% - 60%] – dostateczna [0 - 49%] – niedostateczna Laboratorium: warunkiem zaliczenia laboratorium jest wykonanie przewidzianej liczby ćwiczeń wraz z uzyskaniem pozytywnych ocen z odpowiedzi oraz uzyskanie pozytywnych ocen wszystkich sprawozdań, ocena ciągła studenta w czasie zajęć (K_U02, K_U04): [91% -100%] – bardzo dobra [81% - 90%] – dobra plus [71% - 80%] – dobra [61% - 70%] – dostateczna plus [50% - 60%] – dostateczna [0 - 49%] – niedostateczna |
Praktyki zawodowe: |
nie dotyczy |
Zajęcia w cyklu "Rok akademicki 2020/21" (zakończony)
Okres: | 2020-10-01 - 2021-09-30 |
Przejdź do planu
PN WT LAB
ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Ćwiczenia, 15 godzin
Laboratorium, 30 godzin
Wykład, 45 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Beata Derkowska-Zielińska | |
Prowadzący grup: | Beata Derkowska-Zielińska, Agnieszka Marasek, Tadeusz Muzioł, Piotr Piszczek, Aleksandra Radtke, Robert Szczęsny | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2021/22" (zakończony)
Okres: | 2021-10-01 - 2022-02-20 |
Przejdź do planu
PN WT WYK
LAB
ŚR WYK
CW
CZ PT |
Typ zajęć: |
Ćwiczenia, 15 godzin
Laboratorium, 30 godzin
Wykład, 45 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Beata Derkowska-Zielińska | |
Prowadzący grup: | Beata Derkowska-Zielińska, Agnieszka Marasek, Tadeusz Muzioł, Piotr Piszczek, Aleksandra Radtke, Robert Szczęsny | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.