Κωδικός
Φ-677
Επίπεδο
Μεταπτυχιακό
Κατηγορία
Β
Διδάσκων
A. Γεωργακίλας
ECTS
5
Ώρες
4
Εξάμηνο
Χειμερινό
Ανοικτό
Ναι
Προσφέρεται
Όχι
Ιστοσελίδα Διδάσκοντα
Σκοπός Μαθήματος
Tο μάθημα απευθύνεται σε μεταπτυχιακούς φοιτητές με ενδιαφέρον στις τεχνολογίες λεπτών υμενίων και νανοϋλικών, για εφαρμογές ηλεκτρονικής και φωτονικής. Παρέχει το θεωρητικό υπόβαθρο για την κατανόηση σε ατομικό επίπεδο της ανάπτυξης, επεξεργασίας και σταθερότητας των νανοδομημένων υλικών, που καθορίζουν τις ηλεκτρονικές και οπτικές τους ιδιότητες
Πρόγραμμα
Τρίτη, 09:00-11:00, Αίθουσα Σεμ. 1ου ορ.
Παρασκευή, 14:00-16:00, Αίθουσα Σεμ. 1ου ορ.
Παρασκευή, 14:00-16:00, Αίθουσα Σεμ. 1ου ορ.
Διδακτέα Ύλη
Κρυσταλλική δομή και κρυσταλλικές ατέλειες:
Κρυστταλλικά και μη-κρυσταλλικά υλικά, κρυσταλλικά συστήματα, πλέγματα Bravais, κρυσταλλογραφικές διευθύνσεις και επίπεδα, επιφανειακή δομή και αναδομήσεις, σημαντικές κρυσταλλικές δομές, κρυσταλλικές ατέλειες σημειακές, γραμμικές και επίπεδες, είδη εξαρμώσεων, ενέργεια εξαρμώσεων
Επιφανειακή ενέργεια:
Διατομική δυναμική ενέργεια και δεσμική ενέργεια, λανθάνουσα θερμότητα εξάχνωσης και επιφανειακή ενέργεια, επιφανειακή τάση, μέθοδοι μετρήσεων, τιμές επιφανειακής ενέργειας
Διάχυση στα στερεά:
Συχνότητα ατομικών αλμάτων και ροή διάχυσης, χημικό δυναμικό και δύναμη, 1ος και 2ος νόμος Fick, λύση διάχυσης σε μία διάσταση, εξαρτήσεις και τιμές συντελεστή διάχυσης, επιφανειακή διάχυση
Μηχανική τάση παραμόρφωσης:
Σχέση τάσης και ελαστικής παραμόρφωσης, ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης, διαξονικές τάσεις σε λεπτά υμένια, χημικό δυναμικό σε ελαστικά παραμορφωμένο στερεό, διάχυση ερπυσμού
Διεργασίες κινητικής επιφάνειας και επιταξιακή ανάπτυξη:
Εξάχνωση και διάχυση, πίεση ατμών και ωρίμανση συσσωματωμάτων, συνένωση συσσωματωμάτων, πυρηνοποίηση δυδιάστατων συσσωματωμάτων, ομοεπίταξη, τρόποι επιταξιακής ανάπτυξης, ανάπτυξη με ροή βαθμίδων, μέθοδοι επιταξιακής ανάπτυξης, επίταξη με μοριακές δέσμες GaAs και GaN
Ετεροεπίταξη και ετεροδομές-νανοδομές:
Πλεγματικές σταθερές και ενεργειακά χάσματα ημιαγωγών, πλεγματική διαφορά, ελαστική ενέργεια, χαλάρωση ελαστικής παραμόρφωσης με τρισδιάστατα συσσωματώματα ή εξαρμώσεις, κρίσιμο πάχος και τρόποι εισαγωγής εξαρμώσεων, διεισδύουσες εξαρμώσεις, τετραγωνική παραμόρφωση, ετεροδομές προηγμένων διατάξεων, κβαντικά πηγάδια και κόκκοι.
Θέματα σταθερότητας και αλλαγών φάσεων:
Αμορφοποίηση και κρυσταλλοποίηση στη στερεά κατάσταση, επίταξη σε στερεά φάση, διεπιφανειακή διάχυση, αντιδράσεις λεπτών υμενίων, ηλεκτρομετανάστευση.
Κρυστταλλικά και μη-κρυσταλλικά υλικά, κρυσταλλικά συστήματα, πλέγματα Bravais, κρυσταλλογραφικές διευθύνσεις και επίπεδα, επιφανειακή δομή και αναδομήσεις, σημαντικές κρυσταλλικές δομές, κρυσταλλικές ατέλειες σημειακές, γραμμικές και επίπεδες, είδη εξαρμώσεων, ενέργεια εξαρμώσεων
Επιφανειακή ενέργεια:
Διατομική δυναμική ενέργεια και δεσμική ενέργεια, λανθάνουσα θερμότητα εξάχνωσης και επιφανειακή ενέργεια, επιφανειακή τάση, μέθοδοι μετρήσεων, τιμές επιφανειακής ενέργειας
Διάχυση στα στερεά:
Συχνότητα ατομικών αλμάτων και ροή διάχυσης, χημικό δυναμικό και δύναμη, 1ος και 2ος νόμος Fick, λύση διάχυσης σε μία διάσταση, εξαρτήσεις και τιμές συντελεστή διάχυσης, επιφανειακή διάχυση
Μηχανική τάση παραμόρφωσης:
Σχέση τάσης και ελαστικής παραμόρφωσης, ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης, διαξονικές τάσεις σε λεπτά υμένια, χημικό δυναμικό σε ελαστικά παραμορφωμένο στερεό, διάχυση ερπυσμού
Διεργασίες κινητικής επιφάνειας και επιταξιακή ανάπτυξη:
Εξάχνωση και διάχυση, πίεση ατμών και ωρίμανση συσσωματωμάτων, συνένωση συσσωματωμάτων, πυρηνοποίηση δυδιάστατων συσσωματωμάτων, ομοεπίταξη, τρόποι επιταξιακής ανάπτυξης, ανάπτυξη με ροή βαθμίδων, μέθοδοι επιταξιακής ανάπτυξης, επίταξη με μοριακές δέσμες GaAs και GaN
Ετεροεπίταξη και ετεροδομές-νανοδομές:
Πλεγματικές σταθερές και ενεργειακά χάσματα ημιαγωγών, πλεγματική διαφορά, ελαστική ενέργεια, χαλάρωση ελαστικής παραμόρφωσης με τρισδιάστατα συσσωματώματα ή εξαρμώσεις, κρίσιμο πάχος και τρόποι εισαγωγής εξαρμώσεων, διεισδύουσες εξαρμώσεις, τετραγωνική παραμόρφωση, ετεροδομές προηγμένων διατάξεων, κβαντικά πηγάδια και κόκκοι.
Θέματα σταθερότητας και αλλαγών φάσεων:
Αμορφοποίηση και κρυσταλλοποίηση στη στερεά κατάσταση, επίταξη σε στερεά φάση, διεπιφανειακή διάχυση, αντιδράσεις λεπτών υμενίων, ηλεκτρομετανάστευση.
Βιβλιογραφία
«Electronic Thin Film Science: for electrical engineers and materials scientists», K.-N. Tu, J. W. Mayer and L. C. Feldman, Macmillan Publishing Company, New York, 1992
«Electronic Materials Science», J.W. Mayers, S.S. Lau, Macmillan Publishing Company, New York, 1990
«Nitride Semiconductors, Handbook on Materials and Devices» (Wiley-VCH, Berlin, 2003), edited by P. Ruterana, M. Albrecht and J. Neugebauer,
Chapter 3: “Plasma Assisted Molecular Beam Epitaxy of GaN”, by A. Georgakilas, H.M. Ng and Ph. Komninou
«Electronic Materials Science», J.W. Mayers, S.S. Lau, Macmillan Publishing Company, New York, 1990
«Nitride Semiconductors, Handbook on Materials and Devices» (Wiley-VCH, Berlin, 2003), edited by P. Ruterana, M. Albrecht and J. Neugebauer,
Chapter 3: “Plasma Assisted Molecular Beam Epitaxy of GaN”, by A. Georgakilas, H.M. Ng and Ph. Komninou
