Szczegółowa informacja o przedmiocie

Wersja przedmiotu

Kod przedmiotu:NAN
Nr wersji:1
Nazwa:Nanotechnologie
JD:3
ECTS:4
JK:15
Zaliczanie:B
Ocenianie:5
Semestr wprowadzenia:04Z
Osoba odpowiedzialna:prof. dr hab. Jan Szmidt
Opis:Studia II stopnia (PZ-EIK, PZ-OTB, PZ-MAN, PZ-OTM)

Wymiary

Typ zajęćWymiar
W2
P1

Poprzedniki

Typ poprzedzaniaNr poprzednikaPrzedmiot poprzedzającyNazwa
Z1NANOPodstawy nanoelektroniki i nanofotoniki
Z1PTUISPodstawy technologii układów i systemów

Przedmioty podobne

---

Ostatnie realizacje

SemestrRealizacjaProwadzącyInstytutLiczba miejsc
18ZAdr inż. Aleksander WerbowyMO64
18LAdr inż. Aleksander WerbowyMO65
17ZAdr inż. Aleksander WerbowyMO65
17LAdr inż. Aleksander WerbowyMO64
16ZAdr inż. Aleksander WerbowyMO60
16LAdr inż. Aleksander WerbowyMO64
15ZAdr inż. Aleksander WerbowyMO48

Przynależność do klas tematycznych i programowych

KlasaNazwaTyp klasy
MTELMateriały i technologie elektroniczneTematyczna
OTPrzedmioty obieralne techniczneProgramowa
PZPrzedmioty zaawansowane techniczneProgramowa
PZ-EPrzedmioty zaawansowane - ElektronikaProgramowa
PZ-EIKPrzedmioty zaawansowane specjalności EIKProgramowa
PZ-MANMateriały i nanotechnologie MFNProgramowa
PZ-OTBPrzedmioty zaawansowane obieralne IBMProgramowa
PZ-OTMPrzedmioty zaawansowane obieralne EIMProgramowa

Konspekt

StreszczenieCelem wykładu jest zaprezentowanie stanu obecnego i perspektyw rozwoju nanotechnologii oraz związanych z tym problemów i ograniczeń, szczególnie w kontekście realizacji struktur przetwarzających informację. Dyskutowane będą uwarunkowania fizyczne i technologiczne procesów umożliwiających wytwarzanie i obróbkę materiałów, struktur, przyrządów i układów w skali nanometrowej, tj. specyfika środowisk "clean-room", próżni oraz plazmy. Omówione zostaną również klasyczne (wraz z modyfikacjami) i alternatywne metody wytwarzania nanostruktur niskowymiarowych. W ramach projektu studenci będą pogłębiać swoją wiedzę przygotowując krótkie prezentacje dotyczące szeroko pojmowanych nanotechnologii.
Treść wykładu
  • Wprowadzenie (1h)
Definicje nanotechnologii oraz wybranych dziedzin przez nie realizowanych (nanoelektroniki, elektroniki molekularnej, spintroniki i nanobiotechnologii). Dwie filozofie realizacji nanostruktur: "top-down" i "bottom-up".
  • Stan obecny oraz perspektywy rozwoju nanotechnologii (1h)
Rys historyczny, przykłady już istniejących i przewidywanych zastosowań; główne trendy rozwojowe. Uwarunkowania ekonomiczno-społeczne.
  • Problemy i ograniczenia związane z redukcją rozmiarów struktur elektronicznych a przetwarzanie informacji (2h)
Ograniczenia klasyczne (technologiczno-konstrukcyjne) oraz fundamentalne (ziarnistość materii, termodynamika, efekty mezoskopowe i kwantowe, fundamentalne oddziaływania w przyrodzie).
  • Środowisko clean-room i środowisko próżni w technologiach elektronicznych i nanotechnologiach (5h)
Definicje, parametry i wielkości podstawowe. Elementy kinetycznej teorii gazów. Sposoby wytwarzania próżni i próżniomierze - klasyfikacja urządzeń, zasada działania oraz podstawowe parametry.
  • Środowisko plazmy w technologiach wytwarzania nanomateriałów, nanostruktur i kształtowaniu nanoobszarów (5h)
Stany skupienia materii. Plazma - definicje, parametry, charakterystyczne zjawiska. Korzyści wynikające z zastosowań plazmy w nanotechnologiach. Wybrane procesy nano-technologiczne realizowane w środowisku plazmy (synteza i trawienie materiałów, płytka implantacja) i ich specyfika.
  • Technologie wytwarzania ultracienkich warstw (nanostruktury 1-wymiarowe) (5h)
Epitaksja - definicja, odmiany, specyfika. Wybrane zagadnienia związane ze wzrostem epitaksjalnym. Technologie fizycznego (PVD) a chemicznego (CVD) osadzania z fazy lotnej na przykładzie technik epitaksji z wiązek molekularnych (MBE) i chemicznego osadzania z fazy lotnej przy użyciu związków metalo-organicznych MO CVD (oraz organo-metalicznych (OM CVD))- definicje, cechy charakterystyczne, specyfika, wybrane zagadnienia konstrukcyjno-technologiczne, kontrolowanie i przebieg procesów, wybrane modyfikacje. Wady i zalety technik MBE i MO (oraz OM) CVD - porównanie.
  • Sposoby odwzorowywania kształtów w skali nanometrowej (nanostruktury 2 i 3-wymiarowe) (5h)
Idea, możliwości i ograniczenia. Problemy związane z redukcją rozmiarów przy użyciu układów projekcyjnych ? maksymalna rozdzielczość, zjawisko dyfrakcji, kryteria Rayleigha i Abbego. Techniki litograficzne - fotolitografia klasyczna i jej modyfikacje: litografia z korekcją efektów bliskości (OPC), litografia z przesunięciem fazowym (PSM), litografia pozaosiowa (OAI), litografia immersyjna. Fotolitografia w głębokim i bardzo głębokim ultrafiolecie (DUV i EUV). Litografia elektronowa, rentgenowska i wiązką jonów.
  • Alternatywne techniki odwzorowywania kształtów w nanoskali (4h)
Techniki "miękkiej" litografii: druk mikrokontaktowy (?CP), nanowdrukowywanie, odciskanie, druk nanotransferowy (nTP) - idee, możliwości i ograniczenia. Techniki nanolitograficzne i nanomanipulacji wykorzystujące mikroskopię bliskich oddziaływań: naświetlanie rezystu i utlenianie indukowane sondą skaningową, nanolitografia zwilżanym ostrzem, manipulacja atomami. Inne egzotyczne technologie wytwarzania nanostruktur (np. atomowa litografia optyczna, techniki wykorzystujące zjawiska samoorganizacji materii).
  • Dwa jednogodzinne kolokwia (2h).
Zakres projektuW trakcie zajęć projektowych studenci przygotowywać będą krótkie (~15 min.) referaty na zadane bądź samodzielnie zaproponowane, leżące w obszarze ich zainteresowań tematy, dotyczące szeroko rozumianych nanotechnologii, nanoinżynierii nanomateriałów i nanostruktur.
Warunki zaliczeniaW trakcie semestru zostaną przeprowadzone dwa 1-godzinne kolokwia, każde oceniane w skali 0-10 punktów. W takiej samej skali (0-10 punktów) oceniany będzie poziom przygotowania projektu. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest równoczesne uzyskanie z kolokwiów i projektu minimum 50% + 1 (czyli 16) punktów.
Literatura
  1. "Springer Handbook of Nanotechnology (3rd rev. & ext. ed.)", B. Bhushan (ed.), Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2010).
  2. "Introduction to Nanoscience and Nanotechnology", Ch. Binns, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey (2010).
  3. "Nanoscience. Nanotechnologies and Nanophysics", C. Dupas, P. Houdy, M. Lahmani (eds.), Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2007).
  4. "Nanotechnology for Electronic Materials and Devices", A. Korkin, J. Labanowski, E. Gusev, S. Luryi (eds.), Springer (2007).
  5. "Podstawy chemii fizycznej", P.W. Atkins, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa (2009)
  6. "Mechanika kwantowa dla chemików", D.O. Hayward, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa (2007).
Streszczenie (po angielsku)The aim of the lecture is to present the current status and future of nanotechnologies as well as discuss problems and limitations related to their development. Subsequently, physical and technological determinants of the processes that enable fabrication and processing of nanoscale materials, structures, devices and systems (i.e. specificity of the clean-room, vacuum and plasma environments) will be discussed. Also, classic fabrication methods low-dimensional nanostructures along with their modifications and alternative approaches will be presented. During the project exercises students will broaden their knowledge preparing brief presentations concerning widely conceived nanotechnologies.