Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Nanoelektronika, nanotechnológia

    A tantárgy angol neve: Nanoelectronics and Nanotechnology

    Adatlap utolsó módosítása: 2023. január 16.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Szak 

    Villamosmérnök 

    Képzés

    MSc 

    Típus

    Specializáció 
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIEEMB03   2/1/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Neumann Péter Lajos,
    4. A tantárgy előadója

    Tárgy előadói 
     (név, beosztás, tanszék) 

    Dr. Bonyár Attila, egyetemi docens, ETT  

    Dr. Mizsei János, egyetemi tanár, EET 

    Dr. Neumann Péter, egyetemi adjunktus, EET 

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít fizika, mikroelektronika 
    6. Előtanulmányi rend
    Ajánlott:

    Kötelező 

    - 

    Ajánlott 

    - 

    7. A tantárgy célkitűzése

    A tantárgy célja azon új szemlélet és új leírási módszertan ismertetése, amely a nanométeres 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

    Az előadások részletes tematikája 

    1. Bevezetés a nanotechnológiába, a fizikai tulajdonságok megváltozása a nano méretskálán. Elektronikai rendszerek előállításának fizikai, kémiai és nano-technológiai megközelítése, az előállítási folyamatok áttekintése és csoportosítása. 

    1. Félvezető (Si) „top down” technológia 1: egykristályok előállítása, epitaxiális rétegnövesztés, oxidnövesztés, fotoreziszt technológiák. 

    1. Félvezető (Si) „top down” technológia 2: marási technikák, kémiai rétegleválasztás, diffúzió, ionimplantáció, vezető és szigetelő rétegek kialakítása. 

    1. 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. 

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

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

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

    1. 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. 

    1. 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. 

    1. 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). 

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

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

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

    1. A nanotechnológia legújabb eredményei és előrejelzések az ITRS alapján. 

    A gyakorlatok/laborok részletes tematikája 

    1. Félvezetőlabor látogatás, valamennyi technológiai berendezés részletes megismerése. 

    1.  

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    A tantárgy elméleti anyagát a 2 óra/hét kiméretű előadásokon ismertetjük.  

    A tárgyhoz laboratóriumi gyakorlat (1 óra/hét) tartozik.  

    10. Követelmények

    Szorgalmi időszakban 

    A félév során 1 db nagyzárthelyit iratunk, az aláírás megszerzéséhez ennek legalább elégséges szintű teljesítése szükséges. Kiadott házifeladata elkészítése és beadása. 

    Vizsgaidőszakban 

    A tárgyból írásbeli vizsgát tartunk, amelybe a ZH 30%-kal beszámít az év végi jegybe. 

    11. Pótlási lehetőségek A nagyzárthelyi a pótlási időszakban egy alkalommal pótolható, pót-pót-ZH alapból nincs, illetve lehetőséget adunk a házifeladat késedelmes beadására. 
    12. Konzultációs lehetőségek Zárthelyik ill. vizsganapok előtt az előadókkal történő személyes megbeszélés vagy e-mail képezi a konzultáció alapját. 
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Elektronikusan elérhető előadás fóliák, oktató által készített segédanyagok. 

    Tanszéki elektronikus jegyzetek a tanszéki tanulmányi felületről. 

    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)  

    Nanoelectronics: Materials, Devices, Applications, M. V. de Voorde, R. Puers, Wiley‐VCH (2017) 

    Nanoelectronics Fundamentals-Materials, Devices and Systems, H. Raza, NanoScience and Technology, Springer (2019) 

    Nanoelectronics: Devices, Circuits, and Systems, Nikos Konofaos, CRC Press, 1 edition (2015) 

    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

    A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka 

    Kontakt óra 

    42 

    Félévközi készülés órákra 

    15 

    Felkészülés zárthelyire 

    20 

    Házi feladat elkészítése 

    30 

    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 

    20 

    Vizsgafelkészülés 

    23 

    Összesen 

    150 

    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    A tantárgy tematikáját kidolgozta 
     (név, beosztás, tanszék) 

    Dr. Bonyár Attila, egyetemi docens, ETT  

    Dr. Mizsei János, egyetemi tanár, EET 

    Dr. Neumann Péter, egyetemi adjunktus, EET