FB800 Úvod do fyziky povrchů

Přírodovědecká fakulta
jaro 2020
Rozsah
2/1/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Václav Holý, CSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Václav Holý, CSc.
Ústav fyziky kondenzovaných látek - Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Václav Holý, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek - Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Dobré znalosti fyziky pevných látek, optiky a elektromagnetismu. Standardní znalosti programování (Matlab, Python)
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Studenti získají základní informace of fyzikálních procesech na povrchu pevné látky, pokročilých metodách charakterizace povrchů a základní informaci o metodách depozice tenkých vrstev
Výstupy z učení
Fyzikální procesy na površích pevných látek a rozhraních; experimentální metody studia povrchů pevných látek; základy metod depozice tenkých vrstev
Osnova
  • I. Krystalografie povrchů
  • Povrchová energie (surface energy) vs. povrchové napětí (surface tension). Tvary krystalů, Wulffova konstrukce. Dvourozměrné mřížky, bodové grupy, dvourozměrné Bravaisovy mřížky. Dvourozměrná Brillouinova zóna. Reálné povrchy, singulární a vicinální povrchy, značení vicinálních povrchů. Povrchová relaxace a povrchová rekonstrukce, příklady. Adsorpce a desorpce na površích, pasivace, oxidace. Základy metody LEED, rozptyl rtg záření na površích (XRR, SXRD).
  • II. Depozice epitaxních tenkých vrstev
  • Základní fyzikální a chemické metody depozice: MBE, termální depozice, depozice z par (CVD), magnetronová depozice. Růstové modely: Edwards-Wilkinsonova rovnice, rovnice Khardar-Parisi-Zhang, fraktálový model rostoucího rozhraní, scaling relations. Růstové módy: Vollmer-Weber, Stranski-Krastanow, van der Merwe. Rovnovážná a nerovnovážná teorie plastické relaxace, misfit dislokace. Vznik kvantových teček, procesy samouspořádání.
  • III. Povrchové elektronové stavy
  • Volné elektrony u hranice potenciálové jámy, Friedelovy oscilace. Řešení Schroedingerovy rovnice pro polonekonečný 1D řetízek, okrajové podmínky, výstupní práce, povrchové stavy. Oblast prostorového náboje pod povrchovým stavem, ochuzená, obohacená, inverzní vrstva. Řešení Schroedingerovy rovnice pro trojúhelníkovou potenciálovou jámu. Emise elektronů z povrchu. Fotoelektronová spektroskopie (XPS, UPS, ARPES), STM spektroskopie, rezonanční tunelování.
  • IV. Povrchové fononové stavy
  • Podmínky existence fononového módu lokalizovaného u povrchu. Pohybová rovnice polonekonečného dvouatomového lineárního řetízku. Dlouhovlnná limita, povrchové vlny v anizotropním elastickém kontinuu, Raleighovy vlny. Elektromagnetická vlna lokalizovaná na rozhraní, povrchové plazmony, povrchové polaritony. High-resolution EELS, metody TERS a SERS.
Literatura
  • IBACH, H. Physics of surfaces and interfaces. Berlin: Springer, 2006. xii, 646. ISBN 3540347097. info
  • DESJONQUÉRES, Marie Catherine a D. SPANJAARD. Concepts in surface physics. Berlin: Springer Verlag, 1998. xv, 605. ISBN 3540586229. info
  • BARABÁSI, Albert-László a H. Eugene STANLEY. Fractal concepts in surface growth. 1st pub. Cambridge: Cambridge University Press, 1995. xx, 366 s. ISBN 0-521-48318-2. info
  • HERMAN, M. A. a H. SITTER. Molecular beam epitaxy : fundamentals and current status. Berlin: Springer-Verlag, 1989. xii, 382 s. ISBN 3-540-19075-9. info
  • ZANGWILL, Andrew. Physics at surfaces. 1st pub. Cambridge: Cambridge University Press, 1988. xiii, 454. ISBN 0-521-34752-1. info
  • ASHCROFT, Neil W. a N. David MERMIN. Solid state physics. Fort Worth: Harcourt Brace College Publishers, 1976. xxi, 826. ISBN 0030839939. info
Výukové metody
přednáška, cvičení
Metody hodnocení
ústní zkouška
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2019.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2020/FB800