Počet kreditů 5
Vyučováno v Letní
Rozsah výuky 2P+2C
Garant předmětu
Přednášející
Cvičící

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.

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

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

  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".

  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

1. K. Goser, P. Glösekötter, J. Dienstuhl, Nanoelectronics and Nanosystems, Springer, 2004.
2. J. Voves, J. Kodeš, Elektronické součástky nové generace, Grada 1995

Rozvrh předmětu
Po
Út
St
Čt
PřednáškyCvičení