Physical Methods of Nanostructure Technology - NEVF533

• Title: Fyzikální metody technologie nanostruktur
• Guaranteed by: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2008
• Semester: both
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: 2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Note: you can enroll for the course in winter and in summer semester
• Guarantor: doc. RNDr. Pavel Sobotík, CSc.; prof. RNDr. Miloš Janeček, CSc.
• Teacher(s): prof. RNDr. Miloš Janeček, CSc.; doc. RNDr. Pavel Sobotík, CSc.

Annotation

English

Methods of preparation of nanostructures - VPE, MBE, sputtering, laser ablatuion. Control of the growth, in-situ diagnostic. Growth modes a phases, 2D, 1D a 0D growth, adsorption and diffusion on surface. Steady-state nucleation theory of TF, Kinetic equations, KMC simulations of growth of low-dimensional objects. Litographic methods and nanomanipulations. Methods of preparation of metal nanocrystalline materials - ECAP, HPT, powder metallurgy.

Last update: T_KEVF (24.05.2007)

Czech

Metody přípravy nanostruktur - VPE, MBE, naprašování, laserová ablace. Řízení procesů růstu, in-situ diagnostika. Mody a fáze růstu, 2D, 1D a 0D růst, adsorpce a difůze na povrchu. Rovnovážná teorie nukleace TV, Kinetiké rovnice, KMC simulace růstu nízkodimenzionálních objektů. Litografické metody a nanomanipulace. Metody přípravy kovových nanokrystalických materiálů - ECAP, HPT, prášková metalurgie

Last update: T_KEVF (24.05.2007)

Course completion requirements

English

The subject is terminated by the exam(ination). The exam(ination) is oral. The requirements for the exam concide with the lecture syllabus.

Last update: Janeček Miloš, prof. RNDr., CSc. (08.06.2019)

Czech

Podmínkou zakončení předmětu je úspěšné složení zkoušky.

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (14.06.2019)

Literature

English

Wolf, Edward L. Nanophysics and Nanotechnology, An Introduction to Modern Concepts in Nanoscience,

Wiley-VCH 2006

M. A. Herman, W. Richter, H. Sitter, Epitaxy: Physical Principles and Technical Implementation, Springer 2004.

Guozhong Cao: Nanostructures and Nanomaterials, Imp. Coll. Press 2004.

B.Bhushan (Ed.), Springer Handbook of nanotechnology, Springer 2007

Krishna Seshan-editor.: Handbook of Thin-Film Deposition Processes and Techniques, Noyes Publications- William Andrew Publishing , Norwitch, New York 2002

Venables J. A.: Surfaces and Thin Film Processes, Cambridge Univ. Press Cambridge 2000.

Michely T., Krug. J.: Islands, Mounds and Atoms, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004

Shchukin V.A., Ledentsev N.N., Bimberg D., Epitaxy of Nanostructures, Springer 2004

Last update: T_KEVF (24.05.2007)

Czech

Wolf, Edward L., Nanophysics and Nanotechnology, An Introduction to Modern Concepts in Nanoscience, Wiley-VCH, Berlin 2006.

Springer Handbook of Nanotechnology Bhushan, Bharat (Ed.) 2nd ed. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006.

J.A.Venables, Introduction to Surface and Thin Film Processes, Cambridge University Press 2000.

V.A.Shchukin, N.N.Ledentsov, D.Bimberg, Epitaxy of Nanostructures, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004.

T.Michely, J.Krug, Atoms,Mounds and Atoms, Patterns and Processes in Crystal Growth Far from Equilibrium, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004.

M. A. Herman, W. Richter, H. Sitter, Eptaxy: Physical Principles and Technical Implementation, Springer 2004.

Guozhong Cao: Nanostructures and Nanomaterials, Imp. Coll. Press 2004.

Investigations and Applications of Severe Plastic Deformation, NATO Science Series 80, ed. T. C. Lowe and R. Z. Valiev, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (2000).

Last update: T_KEVF (11.05.2010)

Requirements to the exam

Předmět je zakončen zkouškou. Zkouška probíhá ústní formou. Požadavky ke zkoušce odpovídají sylabu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (14.06.2019)

Syllabus

English

1. Basic methods of nanotechnology.
Vacuum evaporation (basic ideas, construction of evaporators , evaporation of alloys and compounds, electron beam evaporation, MBE). Sputtering (basic ideas, sputtering systems, magnetron). Laser ablation. In-situ diagnostic.

CVD (decomposition, disproporciation, transport reactions), VLPCVD, PECVD, MOVPE. Anodic oxidation, LB films, molekular structures. Growt of 3D nanostructures by Focused Ion Beam (FIB-CVD)

2. Preparation techniques of metal nanocrystalline materials.
Methods and techniques of grain refinement in metallic materials, equal channel angular pressing (ECAP), high pressure torsion (HPT), acummulative roll-bonding (ARB), multi-directional forging, cyclic extrusion and compression, twist extrusion, inert gas condensation, ball-milling, powder metallurgy.

3.Growth of nanostructures.
Basic processes at deposition . Adsorption. Adatom movement in a surface potentia l- surface diffusion. Interaction of adatoms and clusters. The role of steps, defects and dopants.

Modes and phases of growth. Steady state nucleation theory. Kinetic equation of the growth. Thin film growth simulations. Kinetic versus thermodynamic.. Amorphous, polycrystalline a epitaxial films. The role of the stress? coherent Stranski-Krastanov growth. Selforganized growth of nanostructures. Growth 1D and 0D nanostructures on prepatterned surfaces.

4. Litography.
Basic principles. EUV litography, E-beam litography, nanoimprint lithography, stamping techniques. Ion etching. Micromachining

5. Nanomanipulations using STM and AFM techniques.
Basic principles of operation. Manipulation with single atoms and moleculesl, local anodic oxidation, AFM/STM litography.

Last update: T_KEVF (24.05.2007)

Czech

1. Základy technologie přípravy nanostruktur
Vakuové napařování (základní představy, realizace vypařovadel, vypařování sloučenin a slitin, vypařování elektronovým svazkem, MBE). Naprašování (základní představy, naprašovací systémy, magnetron). Laserová ablace. Monitorování růstu a in-situ diagnostika.

CVD (dekompozice, disproporciace, transportní reakce), PECVD, MOVPE. Anodická oxidce,.

Vytváření molekularnich vrstev, LB vrstvy, molekulárni struktury. Vytváření 3D nanostruktur fokusovaným iontovým svazkem (FIB-CVD).

2.Metody přípravy kovových nanokrystalických materiálů.
Způsoby přípravy a metody dosahování jemného zrna v kovových materiálech: equal channel angular pressing (ECAP), torze za vysokých tlaků (HPT), akumulativní spojování válcováním (ARB), vícesměrové kování, cyklická extruze a tlak, extruze krutem, kondenzace v inertním plynu, mletí kuličkovým mlýnem, prášková metalurgie.

3. Růst nanostruktur.
Základní procesy při depozici. Adsorpce. Pohyb atomu v periodickém potenciálu -povrchová difůze. Interakce adatomů a klastrů. Vliv schodů, poruch a příměsí.

Mody a fáze růstu. Rovnovážná teorie nukleace. Kinetické rovnice růstu. Simulace růstu TV. Kinetika versus termodynamika. Amorfní, polykrystalické a epitaxní struktury. Vliv pnutí při heteroepitaxi ? koherentní Stranski-Krastanov růst. Využití samoorganizujících procesů pro růst nanostruktur. Využití povrchové struktury podložky pro vytváření 1D a 0D nanostruktur.

4. Litografie
Základní princip. EUV litografie, elektronová litografie, metoda otisku. Iontové leptání. Mikroobrábění.

5. Nanomanipulace pomocí STM a AFM technik.
Základní princip technik. Polohování jednotlivých atomů a molekul, lokální anodická oxidace, AFM/STM litografie.

Last update: T_KEVF (24.05.2007)