Počítačové studium růstu tenkých kovových a kompozitních vrstev a transportu náboje v nich
| Název práce v češtině: | Počítačové studium růstu tenkých kovových a kompozitních vrstev a transportu náboje v nich |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Computational study of initial growth stages of thin metal and composite films and their transport properties |
| Akademický rok vypsání: | 2012/2013 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP) |
| Vedoucí / školitel: | prof. RNDr. Rudolf Hrach, DrSc. |
| Řešitel: |
| Zásady pro vypracování |
| 1. Seznámení s problematikou.
2. Navržení modelu nukleace založeného na metodě molekulární dynamiky s využitím fyzikálních parametrů tenké vrstvy. 3. Navržení modelu růstu tenké kovové vrstvy založeného na metodě Monte Carlo. Jako vnitřní parametry modelu budou využity výstupy z molekulárně-dynamického modelu. 4. Propojení obou modelů, generování tenkovrstvových systémů pro různé hodnoty modelových parametrů a jejich vyhodnocování vybranými algoritmy zpracování obrazu. 5. Dále se zaměřit na jednu z oblastí: a) modelování kompozitních vrstev a charakterizování jejich morfologie, b) studium pulzní depozice tenkovrstvových systémů, c) studium transportních vlastností tenkovrstvových systémů, tj. nalezení perkolačních trajektorií procházejícího proudu a diskuse vazby mezi tvarem vzniklých vodivostních klastrů, odporem kompozitní vrstvy a morfologií kompozitu. 6. Aplikace vytvořeného počítačového aparátu na analýzu experimentálně získaných dat. |
| Seznam odborné literatury |
| R. Hrach: Počítačová fyzika I, Ústí nad Labem 2003.
R. Hrach: Počítačová fyzika II, Ústí nad Labem 2003. J. Šimek: Doktorská dizertační práce, MFF UK 2006. R. Hrach, S. Novák, M. Švec, J. Škvor: Study of Electron Transport in Composite Films below the Percolation Threshold, Lecture Notes in Computer Science 3991 (2006), 806. M. Švec: Doktorská dizertační práce, MFF UK 2007. Další literatura po dohodě s vedoucím diplomové práce. |
| Předběžná náplň práce |
| Tenké kovové vrstvy připravované na dielektrických podložkách jsou v počátečních fázích růstu tvořené izolovanými objekty. Kompozitní vrstvy struktury kov-dielektrikum jsou tvořeny kovovými zrny umístěnými v dielektrické matrici. Vlastnosti takových tenkovrstvových systémů velmi silně závisejí na koncentraci kovové složky ? pro malé koncentrace jsou kovové objekty od sebe zcela izolovány a vrstva má dielektrický charakter, naopak pro velké koncentrace kovové složky se jedná o kovovou vrstvu s dielektrickými oblastmi. Fyzikálně mimořádně zajímavá a i prakticky dobře aplikovatelná je přechodová oblast, kdy se původně izolovaná zrna k sobě přibližují a je možný přenos náboje mezi nimi.
Pro studium procesů nukleace a růstu kovových objektů je velmi vhodné používat kombinaci počítačového modelování a počítačové analýzy experimentálních dat. Vhodné metody počítačové fyziky jsou: metoda molekulární dynamiky pro fázi nukleace, metoda Monte Carlo pro fázi růstu a slévání objektů a metody založené na teorii matematické morfologie a na fourierovské optice pro analýzu obrazu. Mechanismem přenosu náboje je nejprve tunelový jev a při dalším zvýšení koncentrace kovové složky v kompozitu i přímá ohmická vodivost. Tato oblast se nazývá přechod dielektrikum-kov nebo také perkolační práh a k jejímu studiu lze využít teorii perkolace. V poslední době se v praxi začíná uplatňovat tzv. pulzní deposice vrstev, která přináší další možnosti ovlivňování vlastností vytvářených tenkovrstvových struktur v průběhu jejich přípravy. I pro studium těchto procesů je velmi vhodná metodika částicového modelování. Poznámka: Téma je vhodné též pro posluchače teoretičtěji zaměřených fyzikálních oborů (Teoretická fyzika, Matematické modelování) a předpokládá samostatnou práci v programovacím jazyku FORTRAN 90/95 nebo C/C++. http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dipl-abs.php?id=646 |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dipl-abs.php?id=646 |