Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Physics of Surface, Thin Films and Nanostructures
Course of study:
2018/2019
Code:
JFT-2-017-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr hab. inż. Ślęzak Tomasz (slezak@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Ślęzak Tomasz (slezak@agh.edu.pl)
Module summary

Wykład dotyczy podstawowych właściwości fizycznych cienkich warstw i nanostruktur. Przedstawione zostaną techniki wytwarzania i charakteryzacji cienkich warstw.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student angażuje się w merytoryczną dyskusję w grupie, oraz z prowadzącym zajęcia FT2A_K02, FT2A_K03 Participation in a discussion,
Activity during classes
Skills
M_U001 Student umie zaprojektować proste urządzenie próżniowe oraz proces technologiczny prowadzący do uzyskania określonej nanostruktury. FT2A_U01, FT2A_U04, FT2A_U03 Participation in a discussion,
Activity during classes
M_U002 Student potrafi określić symetrię i periodyczność powierzchni, jej rekonstrukcję oraz umie indeksować struktury powierzchniowe przy użyciu wskaźników Millera, notacji macierzowej i Wooda, w przestrzeni rzeczywistej i odwrotnej. FT2A_U01, FT2A_U04, FT2A_U03 Participation in a discussion,
Examination,
Activity during classes
M_U003 Student umie dla określonej struktury niskowymiarowej (powierzchni, cienkiej warstwy lub nanostruktury) zaproponować określoną metodykę pomiarową celowaną na właściwości strukturalne, elektronowe lub magnetyczne. FT2A_U01, FT2A_U04, FT2A_U03 Participation in a discussion,
Activity during classes
Knowledge
M_W001 Student posiada wiedzę o technice próżni i technologiach próżniowych (w szczególności w obszarze ultra-wysokiej próżni). FT2A_W03, FT2A_W01, FT2A_W02 Participation in a discussion,
Examination,
Activity during classes
M_W002 Student posiada wiedzę w zakresie spektroskopii elektronowych, metod dyfrakcyjnych oraz mikroskopii stosowanych dla powierzchni cienkich warstw i nanostruktur. FT2A_W03, FT2A_W01, FT2A_W02 Participation in a discussion,
Examination,
Activity during classes
M_W003 Student posiada wiedzę w zakresie podstawowych właściwości strukturalnych, elektronowych oraz magnetycznych układów niskowymiarowych. FT2A_W03, FT2A_W01 Participation in a discussion,
Examination,
Activity during classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student angażuje się w merytoryczną dyskusję w grupie, oraz z prowadzącym zajęcia - - - - - - + - - - -
Skills
M_U001 Student umie zaprojektować proste urządzenie próżniowe oraz proces technologiczny prowadzący do uzyskania określonej nanostruktury. - - - - - - + - - - -
M_U002 Student potrafi określić symetrię i periodyczność powierzchni, jej rekonstrukcję oraz umie indeksować struktury powierzchniowe przy użyciu wskaźników Millera, notacji macierzowej i Wooda, w przestrzeni rzeczywistej i odwrotnej. - - - - - - + - - - -
M_U003 Student umie dla określonej struktury niskowymiarowej (powierzchni, cienkiej warstwy lub nanostruktury) zaproponować określoną metodykę pomiarową celowaną na właściwości strukturalne, elektronowe lub magnetyczne. - - - - - - + - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada wiedzę o technice próżni i technologiach próżniowych (w szczególności w obszarze ultra-wysokiej próżni). + - - - - - + - - - -
M_W002 Student posiada wiedzę w zakresie spektroskopii elektronowych, metod dyfrakcyjnych oraz mikroskopii stosowanych dla powierzchni cienkich warstw i nanostruktur. + - - - - - + - - - -
M_W003 Student posiada wiedzę w zakresie podstawowych właściwości strukturalnych, elektronowych oraz magnetycznych układów niskowymiarowych. + - - - - - + - - - -
Module content
Lectures:

1. Termodynamika powierzchni, napięcie i energia powierzchniowa, równowagowy kształt kryształów – 2 godz.
2. Techniki i metody ultrawysokiej próżni (UHV), podstawy kinetyczne, metody otrzymywania i pomiaru UHV, technologie próżniowe – 4 godz.
3. Krystalografia w dwóch wymiarach, relaksacja i rekonstrukcja, powierzchniowo czułe metody dyfrakcyjne: dyfrakcja elektronów niskoenergetycznych (LEED) i odbiciowa dyfrakcja elektronów wysokoenergetycznych (RHEED) – 4 godz.
4. Spektroskopie elektronowe, analizatory i detektory elektronów, spektroskopie fotoelektronów w zakresie promieniowania X (XPS) i nadfioletu UPS, spektroskopia elektronów Auger’a, zastosowanie promieniowania synchrotronowego – 4 godz.
5. Mikroskopie ze skanującą sondą, skaningowa mikroskopia i spektroskopia tunelowa (STM), mikroskopia sił atomowych (AFM), mikroskopia siły magnetycznej (MFM) – 4 godz.
6. Procesy adsorpcji, adsorpcja fizyczna i chemiczna, izoterma Langmuira, reakcje powierzchniowe – 2 godz.
7. Epitaksjalny wzrost warstw i nanostruktur, podstawy eksperymentalne epitaksji wiązek molekularnych (MBE), wzrost w warunkach równowagi termodynamicznej, kapilarna teoria nukleacji i kinetyka wzrostu, struktura warstwy granicznej – 4 godz.
8. Struktura elektronowa i stany powierzchniowe, właściwości elektronowe w modelu „jellium” oraz w jedno- i trójwymiarowym modelu swobodnych i prawie swobodnych elektronów, struktura elektronowa powierzchni i nanostruktur półprzewodnikowych – 2 godz.
9. Niskowymiarowy magnetyzm, magnetyczna anizotropia powierzchniowa, metody eksperymentalne w badaniach nanostruktur magnetycznych, prostopadłe namagnesowanie w ultracienkich warstwach, pośrednie oddziaływanie wymienne w układach wielowarstwowych, gigantyczny magnetoopór i jego zastosowania – 4 godz.

Wykłady prowadzone są interaktywnie, a każdy temat ilustrowany jest przykładami i zadaniami rozwiązywanymi samodzielnie przez studentów i dyskutowanymi w trakcie wykładów i zajęć praktycznych

Practical classes:

Zajęcia praktyczne w laboratoriach stosujących techniki i metody pomiarowe w warunkach ultra wysokiej próżni.
1. Wytwarzanie próżni i pomiar ciśnienia
2. Nanoszenie warstw i pomiar grubości
3. Charakteryzacja powierzchni przy użyciu metod spektroskopowych
4. Charakteryzacja powierzchni przy użyciu metod dyfrakcyjnych i mikroskopowych
5. Pomiary właściwości magnetycznych cienkich warstw i nanostruktur

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 105 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 30 h
Examination or Final test 1 h
Realization of independently performed tasks 45 h
Participation in practical classes 15 h
Preparation for classes 14 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena z egzaminu uzyskana w drugim terminie wyliczana jest następujaco:
E = 0.3*(pierwszy termin)0.7*(drugi termin)
Ocena z egzaminu uzyskana w trzecim terminie wyliczana jest następujaco:
E = 0.2*(pierwszy termin)0.3*(drugi termin)+0.5*(trzeci termin)
Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu (E) i przygotowania i aktywności w trakcie zajęć praktycznych (P):
OK = 0,7 x E + 0,3 x P

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw fizyki ciała stałego.

Recommended literature and teaching resources:

1. Oura K., Lifshits V.G., Saranin A.A., Zotov A.V., Katayama M., Surface Science: An Introduction, Series: Advanced Texts in Physics, Springer 2003.
2. Lüth H., Surfaces and Interfaces of Solid Materials (Springer Study edition) Springer; 3rd ed. 1995.
3. Ohring M. Materials Science of Thin Films, Academic Press 2nd ed. 2002
4. http://www.chem.qmul.ac.uk/surfaces/scc/
5. http://www.phys.au.dk/~philip/q1_05/surflec/surflec.html
5. Notatki wykładów: http://korek.uci.agh.edu.pl/dydaktyka/fizykapowierzchni.htm
6. Skrypt do wykładów (w przygotowaniu)

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:
Ze względu na specyfikę zajęć odbywających się w laboratorium naukowym tryb wyrównywania zaległości na zajęciach praktycznych ustalany jest indywidualnie.
Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa zajęcia praktyczne może zostać pozbawiony możliwości ich odrabiania.
Obecność na wykładzie: zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

Zasady zaliczania zajęć:
Zajęcia praktyczne zaliczane są na podstawie oceny przez prowadzącego, przygotowania do zajęć praktycznych, obejmującego wiedzę teoretyczną oraz rozwiązywanie prostych problemów i zadań.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie zajęć praktycznych.
Egzamin przeprowadzany jest zgodnie z Regulaminem Studiów AGH § 16.