Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

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: 7.00 LUB 6.00 (zmienne w czasie)
zobacz reguły punktacji
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
- laboratoryjna

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:

- T. Figielski, Zjawiska nierównowagowe w półprzewodnikach (PWN, Warszawa 1980).

- Oleś, Metody eksperymentalne fizyki ciała stałego, cz. I, II, III (WNT, Warszawa 1993).

- R.A. Stradling, P. C. Klipstein, Growth and Characterisation of Semiconductors (Adam Hilger, Bristol 1990).

- D. Veron Morgan, Robin H. Williams, Physics and Technology of Heterojunction Devices (P. Peregrinus, London 1991).

- C. Weisbuch, B. Vinter, Quantum Semiconductor Structures (Academic Press, Inc., Boston, London, Toronto 1991).

- 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).

- A. Jaros, Physics and Applications of Semiconductor Microstructures(Oxford Science Publ., Clarendon Press, Oxford 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 "Semestr zimowy 2017/18" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-25
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 45 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Beata Derkowska-Zielińska
Prowadzący grup: Beata Derkowska-Zielińska, Agnieszka Marasek, Tadeusz Muzioł, Piotr Piszczek, Andrzej Surdykowski, 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 2018/19" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-24
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 45 godzin więcej informacji
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 2019/20" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 45 godzin więcej informacji
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 "Rok akademicki 2020/21" (w trakcie)

Okres: 2020-10-01 - 2021-09-20

Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 45 godzin więcej informacji
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 2020/21" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 45 godzin więcej informacji
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
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.