Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka powierzchni, cienkich warstw i nanostruktur
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-2-017-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Ślęzak Tomasz (slezak@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż. Ślęzak Tomasz (slezak@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

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

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student posiada wiedzę o technice próżni i technologiach próżniowych (w szczególności w obszarze ultra-wysokiej próżni). FT2A_W03, FT2A_W01, FT2A_W02 Udział w dyskusji,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
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 Udział w dyskusji,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_W003 Student posiada wiedzę w zakresie podstawowych właściwości strukturalnych, elektronowych oraz magnetycznych układów niskowymiarowych. FT2A_W03, FT2A_W01 Udział w dyskusji,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności
M_U001 Student umie zaprojektować proste urządzenie próżniowe oraz proces technologiczny prowadzący do uzyskania określonej nanostruktury. FT2A_U01, FT2A_U04, FT2A_U03 Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach
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 Udział w dyskusji,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
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 Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne
M_K001 Student angażuje się w merytoryczną dyskusję w grupie, oraz z prowadzącym zajęcia FT2A_K02, FT2A_K03 Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
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. + - - - - - + - - - -
Umiejętności
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. - - - - - - + - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student angażuje się w merytoryczną dyskusję w grupie, oraz z prowadzącym zajęcia - - - - - - + - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

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

Zajęcia praktyczne:

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

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 105 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 45 godz
Udział w zajęciach praktycznych 15 godz
Przygotowanie do zajęć 14 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość podstaw fizyki ciała stałego.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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)

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

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.