Nanoelektronika, nanotechnológia

A tantárgy angol neve: Nanoelectronics and Nanotechnology

Adatlap utolsó módosítása: 2018. május 4.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki mesterképzési szak
Mikroelektronika és elektronikai technológia főspecializáció
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEEMA00 1 2/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Mizsei János, Elektronikus Eszközök Tanszéke
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Mizsei János

egyetemi tanár

EET

Dr. Jakab László

egyetemi tanár

ETT

Dr. Bonyár Attila

egyetemi adjunktus

ETT

Dr. Gyulai József

prof. emeritus

EET

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Fizika, elektronika, mikroelektronika 

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEM251" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIEEM252" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIETM152" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIEEM251", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIEEM252", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIETM152", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:
-
7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy célja azon új szemlélet és új leírási módszertan ismertetése, amely a a nano mérettartományhoz közelítő mikroelektronikai eszközök működésének és a mikro-megmunkálási technológiák folyamatának mélyebb megértéséhez, tervezéséhez szükséges.. Az elektronikus eszközökben és alkatrészekben a nanométeres térbeli, és a nano- ill. femtoszekundumos időbeli tartományban érvényesülő fizikai jelenségek tárgyalása alapvető fontosságú, különös tekintettel az ezeken alapuló új eszközökre és azok működési elveire.

Az elektronikai technológia területén az alkalmazott anyagtudományi alapok nanotechnológia orientált elmélyítése, a nanométeres strukturáltság miatt fellépő különleges fizikai, kémiai anyagtulajdonságok valamint a nanométeres tartományában alkalmazható vizsgálati és megjelenítési módszerek megismertetése a cél.

8. A tantárgy részletes tematikája

Előadások tematikája:

1. Elektronikai rendszerek előállításának fizikai, kémiai és nano-technológiai megközelítése, az előállítási folyamatok áttekintése és csoportosítása.

2. Alkatrész és moduláramkör technológiák alapjai. Vegyület-félvezető struktúrák technológiája és alkalmazásaik: III-V és II-VI típusú vegyület-félvezetők, direkt és indirekt sávszerkezet, optikai tulajdonságok és alkalmazásuk, vegyület-félvezető multirétegek előállítása és alkalmazása.

3. Félvezető (Si) „top down” technológia: egykristályok előállítása, epitaxiális rétegnövesztés, oxidnövesztés, fotoreziszt technológiák, marási technikák, kémiai rétegleválasztás, diffúzió, ionimplantáció, vezető és szigetelő rétegek kialakítása.

4. Félvezető (Si) „top down” technológia: a folyamatok matematikai és fizikai modelljei, a számítógépes technológiai modellezés megalapozása.

5. Izotróp és anizotróp maratási technológiák térbeli szerkezetek előállítására (üregek, mikrocsatornák, membránok, csövek, tű, híd, konzol, felfüggesztett tömeg). A tömbi és felületi mikromegmunkálás technológiai változatai.

6. Vékonyréteg technológiák alkalmazása passzív hálózatok, optikai rétegszerkezetek, és kijelzőkben való (képernyők, stb.) előállításában.

7. A nanotechnológia alapjai. Nanocsövek, nanovezetékek, speciális multiréteg struktúrák. Nanoobjektumok létrehozása félvezetőkön. Szilárdtestek és vékonyrétegek nanomechanikai tulajdonságai. A szén allotrop módosulatai és nanotechnológia alkalmazásuk. Fémes nanoszerkezetek létrehozása és alkalmazása.

8. A méretcsökkentés következtében fellépő fizikai jelenségek, elektronikus eszközökben és áramkörökben, az eszközök működését alapvetően meghatározó karakterisztikus távolságok és idők, a másodlagos hatások (kvantumos, termikus…) erősödése és befolyása az eszközök és áramkörök jellemzőire.

9. Speciálisan nanoelektronikához kapcsolódó elektronikus eszközök és alkatrészek (méretcsökkentett MOS tranzisztorok, vákuum-mikroelektronika, egy-elektronos áramkörök, memóriacellák, spintronika, kvantumelektronika, szén nanocsöves tranzisztorok, grafén, oxid-elektronika, termikus-elektromos integrált áramkörök).

10. Kvantumvölgyes szerkezetek és azok gyakorlati alkalmazásai (LED-ek). A nanotechnológia alkalmazása a klasszikus félvezető eszközökben a termikus problémák kezelésére.

11. A nanométeres mérettartományban alkalmazható különleges technológiai eljárások, a top-down és bottom-up elv, nanolitográfia, önbeállítás, önszerelés,

12. A nanométeres tartományában alkalmazható vizsgálati és megjelenítési módszerek: pásztázó felületvizsgálati eljárások (AFM, STM, KFM, NSOM).

13. Szimuláció fontossága a nanoelektronikában, részecske dinamika elvén működő szimulációs módszerek áttekintése.

14. A nanotechnológia legújabb eredményei és előrejelzések az ITRS alapján 

Gyakorlatok tematikája:

1. Félvezetőlabor látogatás, valamennyi technológiai berendezés részletes megismerése.

2. Félvezetők felületi viszonyai. A felületi potenciálgát és a felületi töltéssűrűségek kapcsolata. A felületi viszonyok különféle adalékolás és felületi állapotsűrűségek esetén.

3. Az arányos méretcsökkentés számszerű következményei a mikroelektronikában, nanoelektronikában és a mikromechanikában. 

4. Pásztázó szondás mérési módszerek technikáinak bemutatása, az alagútmikroszkópia és atomerő-mikroszkópia gyakorlati alapjai. AFM-es képek kiértékelése, feldolgozása (pl. szintezés, műtermék szűrés stb.)

5. Haladó pásztázó szondás módszerek (EFM, MFM, KFM, SNOM, SCM, litográfia stb.) bemutatása.

6. Nanoszerkezetek top-down és bottom-up előállítási módszereinek ismertetése (gőzfázisú, folyadékfázisú, szilárdfázisú eljárások, litográfia), nanoszerkezetek gyakorlati alkalmazása.

7. A szén allotróp módosulatai valamint nanotechnológiai alkalmazási lehetőségeik: grafit, gyémánt, fullerének, nanocsövek, grafén.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) előadás, valamint egy laboratóriumi és hat tantermi gyakorlat
10. Követelmények

A félév során 1 db nagyzárthelyit íratunk a 11. oktatási héten; az aláírás megszerzéséhez ennek legalább elégséges szintű teljesítése szükséges.

A vizsgaidőszakban: vizsga


11. Pótlási lehetőségek

A ZH a szorgalmi időszakban egyszer pótolható. Pót-pót ZH főszabály szerint nincs.

12. Konzultációs lehetőségek időpont egyeztetés alapján az oktatóknál
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Mojzes Imre, Molnár László Milán: Nanotechnológia, Műegyetem Kiadó (2007)

Konczos Géza: Bevezetés a nanoszerkezetű anyagok világába, Elte Eötvös Kiadó (2009)

Bharat Bhushan: Springer Handbook of Nanotechnology, Springer (2004)

Bharat Bhushan: Handbook of Micro/Nano Tribology, CRC (1999)

Rainer Waser: Nonoelectronics and Information Technology, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, (2005) 

ITRS: http://www.itrs2.net/ 

Solid State Technology: http://electroiq.com/

Solid State Electronics: https://www.journals.elsevier.com/solid-state-electronics


14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra

42

Készülés előadásokra

12

Készülés gyakorlatokra

10

Készülés laborra

0

Készülés zárthelyire

16

Házi feladat elkészítése

0

Önálló tananyag-feldolgozás

0

Vizsgafelkészülés

40

Összesen

120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Mizsei János

egyetemi tanár

EET

Dr. Poppe András

egyetemi docens

EET

Dr. Jakab László

egyetemi tanár

ETT

Dr. Bonyár Attila

egyetemi adjunktus

ETT

Dr. Harsányi Gábor

egyetemi tanár

ETT