Studijní plány a sylaby FJFI ČVUT v Praze

-

Aktualizace dat: 25.11.2016

english

Navazující magisterské studiumInženýrství pevných látek
1. ročník
předmět kód vyučující zs ls zs kr. ls kr.

Povinné předměty

Fyzika polovodičů 111POL1 Potůček 4+0 zk - - 6 -
Předmět:Fyzika polovodičů 111POL1Ing. Potůček Zdeněk Ph.D.4 ZK-6-
Anotace:Předmět podává přehled základních fyzikálních jevů využívaných při konstrukci a činnosti polovodičových součástek. Podrobně je vysvětlena mikroskopická podstata elektrických, galvanomagnetických, termoelektrických, termomagnetických, fotoelektrických a optických vlastností vlastních i příměsových polovodičů s ohledem na možnosti jejich cíleného ovlivňování a optimalizace. Velká pozornost je věnována také objasnění vlastností P-N přechodu a kontaktu kov - polovodič.
Osnova:1. Základní vlastnosti a typy polovodičů.
2. Energetická pásová struktura polovodičů, kladně nabité díry, efektivní hmotnost.
3. Statistika nosičů náboje v termodynamické rovnováze, obsazovací faktory energetických hladin příměsí, intrinzický, dotovaný, kompenzovaný a degenerovaný polovodič.
4. Transport náboje a energie v nedegenerovaných polovodičích, Boltzmannova transportní rovnice, relaxační doba, elektrická vodivost, Hallův jev, magnetoodporový jev.
5. Mechanismy rozptylu v polovodičích, rozptyl na akustických fononech a ionizovaných příměsích, teplotní závislost doby života a pohyblivosti nosičů náboje.
6. Difúze nosičů náboje, nehomogenní systémy, Einsteinovy vztahy.
7. Termoelektrický jev, Peltierův jev, termomagnetické jevy.
8. Injekce a rekombinace volných nosičů náboje, ambipolární pohyblivost, difúzní délka minoritních nosičů náboje.
9. Optická absorpce polovodičů, absorpce excitonů a příměsí.
10. Hluboké příměsi, elektronové a děrové pasti, rekombinační centra.
11. Fotoelektrické vlastnosti polovodičů, mechanismy a dynamika fotoelektrické vodivosti, fotovoltaické jevy.
12. Strmý P-N přechod v termodynamické rovnováze, voltampérová charakteristika P-N přechodu, kapacita P-N přechodu, pozvolný P N přechod.
13. Kontakt kov - polovodič, Schottkyho kontakt, voltampérová charakteristika Schottkyho kontaktu, transport elektronů kontaktem, ohmický kontakt.
14. Generace světla v polovodičích, elektroluminiscence.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Mikroskopická podstata elektrických, galvanomagnetických, termoelektrických, termomagnetických, fotoelektrických a optických vlastností vlastních i příměsových polovodičů, přechodu P-N a kontaktu kov - polovodič.

Schopnosti:
Popis polovodiče vhodným fyzikálním modelem, který umožňuje předvídat jeho chování za daných podmínek a cíleně ovlivňovat jeho vlastnosti.
Požadavky:Základní znalosti ze struktury pevných látek a teorie pevných latek.
Rozsah práce:
Kličová slova:Polovodič, elektrická vodivost, Hallův jev, termoelektrický jev, Peltierův jev, fotoelektrický jev, P-N přechod, kontakt kov - polovodič.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. H. Frank: Fyzika a technika polovodičů, SNTL, Praha, 1990.

Doporučená literatura:
[2]. B. Sapoval, C. Hermann: Physics of semiconductors, Springer - Verlag, Berlin, 2003.
[3]. K. Seeger, Semiconductor physics, Springer - Verlag, Wien, 1973.

Fyzika magnetických látek11MAGN Zajac - - 2+0 zk - 3
Předmět:Fyzika magnetických látek11MAGNdoc. Ing. Zajac Štefan CSc.-2 ZK-3
Anotace:Původ magnetického momentu. Magnetická susceptibilita látek. Diamagnetismus a paramagnetismus. Látky se spontánní magnetizací - feromagnetika, antiferomagnetika, ferimagnetika. Doménová struktura a magnetizační procesy. Magnetická relaxace a resonanční jevy.
Osnova:1. Diamagnetismus atomárních elektronů v pevných látkách, Landauův diamagnetismus vodivostních elektronů, diamagnetismus supravodičů.
2. Paramagnetismus atomů a iontů v pevných látkách - Langevinova, Brillouinova a Van Vleckova teorie, Pauliho spinový paramagnetismus vodivostních elektronů.
3. Feromagnetismus, Weissova fenomenologická teorie a Heisenbergova kvantová teorie.
4. Teorie spinových vln, teplotní závislost spontánní magnetizace feromagnetik.
5. Pásová teorie kovových ferromagnetik, výskyt feromagnetismu v kovech, sloučeninách a slitinách.
6. Tepelné, mechanické a elektrické vlastnosti doprovázející ferromagnetický stav.
7. Fázové přechody ve feromagnetikách, antiferomagnetismus a ferimagnetismus, Néelova teorie molekulárního pole.8. Obecnější typy výměnných efektů a magnetických uspořádání, užití pružného a nepružného rozptylu neutronů ke studiu magnetických uspořádání a elementárních magnetických excitatací.
9. Doménová struktura v magneticky uspořádaných látkách a metody jejího pozorování.
10. Výměnná, magnetokrystalická, magnetoelastická a demagnetizační energie v magnetických materiálech, Blochovy a Néelovy přechodové stěny mezi doménami.
11. Magnetizační křivka, příspěvek jednotlivých mechanismů v magnetizačním procesu.
12. Počáteční permeabilita, koercitivní síla, remanentní magnetizace, magneticky měkké a tvrdé materiály.
13. Praktické využití magnetických materiálů, magnetická relaxace a rezonanční procesy a jejich využití v praxi.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Magnetismus pevných látek.

Schopnosti:
Vysvětlení diamagnetismu a paramagnetismu pevných látek,jejich spontánních magnetických uspořádání, magnetizačních a rezonančních procesů.
Požadavky:Základy fyziky pevných látek.
Rozsah práce:
Kličová slova:Diamagnetismus, paramagnetismus, feromagnetismus, antiferomagnetismus, ferimagnetismus, doménová struktura, magnetizační procesy, magnetická relaxace a rezonance.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. J. Šternberk : Úvod do magnetismu pevných látek, SPN, Praha 1979.

Doporučená literatura:
[2]. Krupička S.: Fyzika feritů, Academia, Praha 1969.
[3]. Morrish A, : The Physical Principles of Magnetism, John Wiley, New York 1965.

Fyzika kovů11KOV Lejček 2+0 zk - - 3 -
Předmět:Fyzika kovů11KOVprof. Ing. Lejček Pavel DrSc.2 ZK-3-
Anotace:Účelem přednášek je uvedení posluchačů do problematiky struktury kovových materiálů s důrazem na jejich strukturní poruchy a na vztah poruch a základních vlastností kovových materiálů.
Osnova:1. Základy elektronové teorie kovů; pásová teorie, magnetické a elektrické vlastnosti, koheze.
2. Struktura kovů a slitin, krystalické, amorfní a quasikrystalické materiály.
3. Klassifikace strukturních defektů, bodové poruchy.
4. Čárové poruchy - dislokace: definice, popis a klasifikace.
5. Interakce dislokací s ostatními strukturními poruchami, dislokace v jednotlivých krystalových strukturách.
6. Plošné poruchy - hranice zrn: definice, popis a klasifikace, segregace příměsí, migrace hranic zrn, inženýrství hranic zrn.
7. Difúze v kovech.
8. Plastická deformace kovů - zíkladní popis, křivka zpevnění.
9. Plastická deformace slitin, polykrystalů, kompozitů.
10. Lom, superplaticita.
11. Creep, únava.
12. Odpevňovací procesy.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Základní vlastnosti kovových materiálů.

Schopnosti:
Orientace v oblasti potenciálního využití kovových materiálů.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Strukturní poruchy, vakance, dislokace, hranice zrn, mechanické vlastnosti, rekrystalizace.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. P. Lejček, P. Novák: Fyzika kovů (elektronický učební text VŠCHT).

Doporučená literatura:
[2]. P. Kratochvíl, P. Lukáč, B. Sprušil: Úvod do fyziky kovů I (SNTL, Praha 1984).
[3]. G. Gottstein: Physical Foundations of Materials Science (Springer, Heidelberg, 2004).

Fyzika dielektrik11DIEL Bryknar - - 2+0 zk - 3
Předmět:Fyzika dielektrik11DIELprof. Ing. Bryknar Zdeněk CSc.-2 ZK-3
Anotace:Podrobně jsou popsány elektrické, tepelné a mechanické vlastnosti dielektrik a přepolarizační procesy ve feroelektrikách. Interakce elektromagnetického pole s dielektrickými materiály je studována v široké spektrální oblasti z hlediska klasické a kvantové fyziky.
Osnova:1. Lorentzovo pole, lokální pole, Clausiova-Mosottiova rovnice.
2. Mechanismy polarizace.
3. Dielektrika v časově proměnném poli.
4. Kramersovy-Kronigovy relace.
5. Relaxace permitivity, Debyeovy formule.
6. Optická absorpce v blízkosti absorpční hrany.
7. Foton-fononová interakce.
8. Lyddanův-Saxsův-Tellerův vztah.
9. Hlavní a vázané jevy.
10. Elektrický a tepelný průraz.
11. Feroelektrické fázové přechody.
12. Mikrofyzikální modely feroelektrik.
13. Doménová struktura.
14. Aplikace feroelektrik.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Seznámit se s elektrickými, tepelnými a mechanickými vlastnostmi dielektrických látek, pochopit přepolarizační procesy feroelektrických látek a možnosti jejich využití. Značný důraz je kladen na pochopení interakce elektromagnetických vln (hlavně světla) s dielektrikem.

Schopnosti:
orientace v problematice ferroelektrik.
Požadavky:Doporučuji předem absolvovat přednášku Teorie pevných látek (TPL1 na FJFI).
Rozsah práce:
Kličová slova:Dielektrika, polarizace, dielektrická permitivita, průraz, feroelektrikum, domény.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. B. A. Strukov, A. P. Lavanyuk: Ferroelectric Phenomena in Crystals, Springer Verlag Berlin 1998, ISBN 3-63132-1.

Doporučená literatura:
[2]. Z. Bryknar: Fyzika dielektrik, ČVUT v Praze, 1983.

Seminář 1, 211SMX12 Kraus, Vratislav 0+2 z 0+2 z 3 3
Předmět:Seminář 111SMX1prof. RNDr. Kraus Ivo DrSc.2 Z-3-
Anotace:Diskuse nad průběžnými výsledky výzkumných úkolů, diplomových a doktorandských projektů presentovaných jednotlivými řešiteli a nad zajímavými aktuálními tématy z oblasti fyziky kondenzovaných látek i oborů souvisejících presentovaných předními odborníky.
Osnova:Obsahem předmětu jsou přednášky vědeckých pracovníků, učitelů a doktorandů ČVUT zaměřené na tématiku diplomových prací posluchačů katedry inženýrství pevných látek.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti: Přehled o aktualních trendech a výsledcích v jednotlivých oblastech výzkumu.
Schopnosti: Schopnost prezentace vlastních výsledků
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Seminář, výzkumný úkol, diplomová práce, aktuální témata fyziky pevných látek.
Literatura:

Předmět:Seminář 211SMX2prof. RNDr. Kraus Ivo DrSc. / prof. Ing. Vratislav Stanislav CSc.-2 Z-3
Anotace:Diskuse nad průběžnými výsledky výzkumných úkolů, diplomových a doktorandských projektů presentovaných jednotlivými řešiteli a nad zajímavými aktuálními tématy z oblasti fyziky kondenzovaných látek i oborů souvisejících presentovaných předními odborníky.
Osnova:Obsahem předmětu jsou přednášky vědeckých pracovníků, učitelů a doktorandů ČVUT zaměřené na tématiku diplomových prací posluchačů katedry inženýrství pevných látek.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti: Přehled o aktualních trendech a výsledcích v jednotlivých oblastech výzkumu.
Schopnosti: Schopnost prezentace vlastních výsledků

Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:seminář
Literatura:

Teorie pevných látek 111TPL1 Mihóková, Zajac 4+0 zk - - 6 -
Předmět:Teorie pevných látek 111TPL1RNDr. Mihóková Eva CSc.4+0 ZK-6-
Anotace:Typy vazebních sil v pevných látkách. Symetrie krystalických pevných látek. Vibrace v krystalických látkách a jejich tepelné vlastnosti. Pásová elektronová struktura krystalických pevných látek. Lokalizované stavy vodivostních elektronů v pevných látkách s poruchami.
Osnova:1. Fenomenologické a mikroskopické přístupy v teorii pevných látek, typy vazebních sil v pevných látkách.
2. Schrödingerova rovnice pro pevné látky, adiabatická approximace v popisu pohybu elektronů a atomových jader, popis symetrie krystalických pevných látek.
3. Kmity atomů v krystalických mřížkách, akustické a optické větve vibrací atomů, vibrační spektrum reálných krystalů, fonony jako kvazičástice kolektivních kmitů atomů v krystalických mřížkách.
4. Fononová tepelná kapacita pevných látek, interakce vibrující krystalické mřížky s elektromagnetickým zářením a neutrony.
5. Elektronová teorie ideálních krystalických látek, Hartreeho-Fokova aproximace autokonzistentního pole.
6. Blochova teorie pohybu elektronů v periodickém electrickém poli krystalů.
7. Pásové energetické spektrum, hustota stavů, kvazihybnost vodivostních elektronů, aproximace efektivní hmotnosti elektronů, kladné díry v nezaplněných elektronových pásech.
8. Základní metody výpočtů pásové elektronové struktury pevných látek, pásová struktura různých druhů pevných látek (kovy, polokovy, polovodiče, izolátory)
9. Fermiho plochy energie vodivostních elektronů v kovech, vlastnosti elektronů ve valenčních a vodivostních pásech v polovodičích.
10. Elektronová teorie reálných pevných látek, Wannierova teorie pohybu elektronů v porušeném periodickém elektrickém poli.
11. Lokalizované stavy itinerantních elektronů v krystalech s poruchami, Tammovy a Shockleyho povrchové stavy, donorové a akceptorové energetické hladiny v polovodičích.
12. Frenkelův a Mottův - Wannierův popis excitonů.
13. Lokalizované stavy elektronů v neuspořádaných pevných látkách.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Znalosti kvantové teorie pevných látek.

Schopnosti:
Teoretické metody popisu dynamiky krystalické mřížky a pásové elektronové struktury ideálních a reálných pevných látek.
Požadavky:Znalosti kvantové mechaniky a statistické fyziky.
Rozsah práce:
Kličová slova:Vazební síly a symetrie v pevných látkách, kmity krystalické mřížky, pásová elektronová struktura, lokalizované stavy v krystalech s poruchami, tepelné , elektrické, magnetické, optické a transportní vlastnosti pevných látek.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. A.I. Anselm : Úvod do teorie polovodičů, Academia Praha 1967, Nauka Moskva 1978,
[2]. Harrison W.A.: Solid State Theory, McGraw Hill, New York 1970.

Doporučená literatura:
[3]. Ľ. Hrivnák, V. Bezák, J. Foltýn, M. Ožvold : Teória tuhých látok, Veda Bratislava 1985.

Teorie pevných látek 211TPL2 Sedlák, Seiner, Zajac - - 2+0 zk - 3
Předmět:Teorie pevných látek 211TPL2Ing. Sedlák Petr Ph.D. / Ing. Seiner Hanuš Ph.D. / doc. Ing. Zajac Štefan CSc.-2+0 ZK-3
Anotace:Elektrické, magnetické a tepelné vlastnosti vodivostních elektronů v pevných látkách, Boltzmannova kinetická rovnice, základní transportní jevy, optické vlastnosti pevných látek.
Osnova:1. Elektrické, magnetické a tepelné vlastnosti souboru vodivostních elektronů pevných látek ve statistické rovnováze.
2. Dynamika vodivostních elektronů ve vnějších polích.
3. De Haasův - van Alphenův jev.
4. Cyklotronová rezonance.
5. Nerovnovážná rozdělovací funkce vodivostních elektronů v pevných látkách.
6. Boltzmannova kinetická rovnice.
7. Rozptyl vodivostních elektronů na vibrující krystalické mřížce a na jejich poruchách.
8. Relaxační doba vodivostních elektronů v kovech a v polovodičích.
9. Základní transportní jevy v pevných látkách.
10. Disperze a absorpce elektromagnetického záření v pevných látkách.
11. Vnitropásové a mezipásové optické přechody v pevných látkách.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Znalosti kvantové teorie pevných látek.

Schopnosti:
Kvazičásticová koncepce popisu tepelných, elektrických, magnetických , transportních a optických vlastností pevných látek.
Požadavky:Kvantová mechanika soustav částic.
Rozsah práce:
Kličová slova:Elektrické, magnetické a tepelné vlastnosti vodivostních elektronů v pevných látkách , Boltzmannova kinetická rovnice, transportní jevy, optické vlastnosti pevných látek.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. Anselm A.I.: Úvod do teorie polovodičů, Academia Praha 1967, Nauka Moskva 1978,
[2]. Harrison W.A.: Solid State Theory, McGraw Hill, New York 1970.

Doporučená literatura:
[3]. Celý J. : Kvazičástice v pevných látkách, VUTIUM Brno 2004,
[4]. Ashcroft N.W., Mermin N.D. : Solid State Physics, Holt, Rinehart and Winston, New York 1976.

Výzkumný úkol 1, 211VUIP12 Vratislav 0+6 z 0+8 kz 6 8
Předmět:Výzkumný úkol 111VUIP1prof. Ing. Vratislav Stanislav CSc.0+6 Z-6-
Anotace:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Osnova:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
individuální tématika podle zadání práce.

Schopnosti:
Samostatná práce na zadaném úkolu, orientace v dané problematice, sestavení vlastního odborného textu.
Požadavky:
Rozsah práce:Předmět je dán samostatnou činností studenta na zadaném tématu. Práce jsou průběžně kontrolovány školitelem a příslušnou katedrou.
Kličová slova:
Literatura:Literatura a další pomůcky jsou dány zadáním práce.

Předmět:Výzkumný úkol 211VUIP2prof. Ing. Vratislav Stanislav CSc.-0+8 KZ-8
Anotace:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Osnova:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
individuální tématika podle zadání práce.

Schopnosti:
Samostatná práce na zadaném úkolu, orientace v dané problematice, sestavení vlastního odborného textu.
Požadavky:
Rozsah práce:Předmět je dán samostatnou činností studenta na zadaném tématu. Práce jsou průběžně kontrolovány školitelem a příslušnou katedrou.
Kličová slova:
Literatura:Literatura a další pomůcky jsou dány zadáním práce.

Volitelné předměty

Programování úloh v reálném čase11RTSW Jiroušek - - 2+0 z - 3
Předmět:Programování úloh v realném čase11RTSWIng. Jiroušek Pavel CSc.-2 Z-3
Anotace:Seminář je úvodem do problematiky tvorby programů pracujících v reálném čase. Zabývá se specifickými problémy RT programování a ukazuje některá běžně používaná řešení. Problematika je demonstrována na konkrétních úlohách z praxe vyučujícího.
Osnova:1. Vymezení úloh reálného času. Řídicí systémy.
2. Logické řízení, regulace, měření.
3. Standardy binárních a analogových vstupů a výstupů řídicích systémů.
4. Programování vstupu a výstupu, události a stavy.
5. Paralelní procesy a thready
6. Kooperativní a preemptivní multitasking
7. Priority, algoritmy přepínání procesů
8. Meziprocesová komunikace - IPC
9. Synchronizace threadů a procesů.
10. Čas a časovače
11. Příklady RT úloh
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Programování (v jazyce C, C++).

Dovednosti: Uvedení do problematiky tvorby programů pracujících v reálném čase.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Reálný čas, Paralelní procesy , Thready, Multitasking, Řídicí systémy.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. J. Cooling: Software Engineering for Real Time Systems, Addison Wesley, 2003.
Doporučená literatura:
[2]. D.M.Auslander, Ch.H. Tham: Real Time Software for Control, Prentice Hall, 1990

Praktikum ze struktury pevných látek11PSPL Ganev, Kolařík, Vratislav 0+4 kz - - 4 -
Předmět:Praktikum ze struktury pevných látek11PSPLprof. Ing. Ganev Nikolaj CSc. / Ing. Kolařík Kamil Ph.D. / prof. Ing. Vratislav Stanislav CSc.4 KZ-4-
Anotace:Cílem předmětu je poskytnout studentům ucelený soubor praktických cvičení, který by jím umožnil získat přehled o základních možnostech difrakčních metod pro diagnostiku strukturně citlivých vlastností pevných látek.
Osnova:
Osnova cvičení:1. Experimentální zařízení pro rentgenovou a neutronovou difrakční analýzu.
2. Laueho metoda, orientace monokrystalů.
3. Rietveldovská analýza polykrystalických látek.
4. Kvalitativní difrakční fázová analýza.
5. Rentgenová texturní analýza.
6. Analýza profilů difrakčních linií.
7. Rentgenografická analýza tepelné relaxace napětí.
8. Použití neutronové difrakce pro určovaní textur.
9. ODF - matematický aparát pro kvantitativní texturní analýzu.
10. Rentgenová fluorescenční analýza.
11. Řešení struktur z monokrystalů.
Cíle:Znalosti:
Probloubení znalostí struktury pevných látek.

Schopnosti:
Experimentální schopnost sestavit a vyhodnotit experiment ze struktury pevných látek.
Požadavky:Předpokládá se absolvování předmětu ze struktury pevných látek (SPL2 na FJFI) a složení zkoušky z nej.
Rozsah práce:
Kličová slova:Praktická cvičení, rtg a neutronová difrakce, monokrystaly, polykrystalické materiály, fázové složení, zbytková napětí, Rietveldova analýza, analýza difrakčních profilů.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. R. Guinebretiere: X-ray Diffraction by Polycrystalline Materials, ISTE, 2007.

Doporučená literatura:
[2]. C. Giacovazzo et al.: Fundamentals of Crystallography, Oxford University Press, NY 1992.
[3]. R. Jenkins, R. L. Snyder: Introduction to X-ray Powder Diffractometry, John Wiley and Sons, NY 1996.

Fyzika polovodičů 211POL2 Aubrecht - - 2+0 zk - 2
Předmět:Fyzika polovodičů 211POL2Ing. Aubrecht Jan Ph.D.-2 ZK-2
Anotace:Cílem přednášky je studenty seznámit se základními fyzikálními a technologickými aspekty problematiky polovodičů. Studento získávají informace o pokročilých jevech v polovodičích, v polovodičových součástkách a v polovodičových tranzistorech.
Osnova:1. Reálný P-N přechod, voltampérová charakteristika reálného P-N přechodu.
2. Průraz přechodu P-N, Zenerův průraz, lavinový průraz.
3. Přechody typu PP+, NN+, heteropřechody.
4. Vlastnosti tenkých polovodičových vrstev, dvourozměrný elektronový plyn.
5. Vlastnosti povrchu polovodiče, povrchové stavy.
6. Vliv elektrického pole na rozložení volných nosičů náboje v polovodiči - struktura MIS, C-V charakteristika struktury MIS.
7. MOS transistory a tranzistory řízené elektrickým polem - MOSFET
8. Polovodičové diody - Zenerovy diody, Schottkyho diody, PIN diody, fotoelektrické diody, luminiscenční diody.
9. Polovodičové lasery.
10. Bipolární transistor, jiné typy transistorů.
11. Integrované obvody.
12. Polovodičové paměti.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Základní znalosti fyziky polovodičů.

Schopnosti:
Pokročilé znalosti fyziky polovodičů a základy technologie výroby polovodičových materiálů.
Požadavky:Absolvování předmětu fyzika polovodičů (v rozsahu předmětu POL1 na FJFI).
Rozsah práce:
Kličová slova:P-N přechod, polovodičové diody, polovodičové lasery, polovodičové tranzistory.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. H. Frank: Fyzika a technika polovodičů, SNTL 1990,

Doporučená literatura:
[2]. M.S.Sze, Kwok Kwok Ng: Physics of Semoconductors Devices, John Wiley and Sons, 2007.

Praktikum z polovodičů 11PPOL Aubrecht, Potůček - - 0+4 kz - 4
Předmět:Praktikum z polovodičů11PPOLIng. Aubrecht Jan Ph.D. / Ing. Potůček Zdeněk Ph.D.-4 KZ-4
Anotace:Cílem praktika je seznámit studenty se základy polovodičových technologií a se základy praktických měření vlastností polovodičových materiálů a přístrojů.
Osnova:
Osnova cvičení:1. Příprava polovodičových vzorků; řezání, broušení, leštění.
2. Určování rezistivity, van der Pauwova metoda.
3. Určování doby života minoritních nositelů náboje.
4. Měření koncentrace majoritních nosičů, Hallova metoda.
5. Měření kapacity P-N přechodu.
6. Napěťová závislost kapacity P-N přechodu.
7. Vakuové nanášení kovových vrstev.
8. Příprava Schottkyho diod a ohmických kontaktů.
9. Měření V-A charakteristik P-N přechodu a Schottkyho diody.
10. Měření kontaktního odporu.
11. Určování hlubokých příměsí v polovodičích.
12. Stanovení šířky zakázaného pásu, typu mezipásových absorpčních přechodů a tloušťky tenké vrstvy.
13. Určování voltampérové charakteristiky a spektrální závislosti odezvy fotoelektrického článku a fotoelektrické diody.
Cíle:Znalosti:
Znalost fyzikálních vlastností polovodičů.

Schopnosti:
Schopnost samostatného měření parametrů polovodičových materiálů.
Požadavky:Absolvování předmětu o fyzice polovodičů.
Rozsah práce:
Kličová slova:Polovodičový vzorek, koncentrace nositelů náboje, vakuová deposice kovů, kontaktní rezistivita.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. H. Frank: Fyzika a technika polovodičů, SNTL 1990.

Doporučená literatura:
[2]. M.S.Sze, Kwok Kwok Ng: Physics of Semoconductors Devices, John Wiley and Sons, 2007.

Studijní pomůcky:
Laboratoř s vybavením pro měření polovodičových materiálů.

Supravodivost a fyzika nízkých teplot11SUPR Janů, Ledinský 4+0 zk - - 4 -
Předmět:Supravodivost a fyzika nízkých teplot11SUPRRNDr. Janů Zdeněk CSc. / Mgr. Ledinský Martin4 ZK-4-
Anotace:Cílem přednášky je seznámit studenty se základy fyziky a techniky nízkých teplot a vybranými makroskopickými kvantovými jevy.
Osnova:1. Úvod do fyziky nízkých teplot.
2. Metody chlazení.
3. Techniky a měření nízkých teplot.
4. Supratekutost.
5. Kvantové krystaly a difúze.
6. Kvantový Hallův jev.
7. Coulombická blokáda a jednoelektronový tranzistor.
8. Fenomenologie supravodivosti.
9. Ginzburgova-Landauova teorie.
10. Supravodiče I a II typu.
11. Bardeenova-Cooperova-Schriefferova teorie.
12. Josephsonovy jevy a SQUIDy.
13. Vysokoteplotní supravodivost.
14. Aplikace supravodivosti.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Základní znalosti supravodivosti a fyziky nízkých teplot.

Schopnosti:
Orientace v problematice chování některých kapalin a pevných látek při nízkých teplotách.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Nízké teploty, makroskopické kvantové jevy, supratekutost, supravodivost.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. skripta Supravodivost a fyzika nízkých teplot (FJFI ČVUT),

Doporučená literatura:
[2]. Fyzika nízkých teplot (MATFYZPRESS 1998).

Konstrukce polovodičových součástek11KPS Sopko - - 2+0 zk - 2
Předmět:Konstrukce polovodičových součástek11KPSprof. RNDr. Sopko Bruno DrSc.-2 ZK-2
Anotace:Přednáška se zabývá metodami úpravy polovodičivého materiálu na přípravu polovodičových součástek.
Osnova:1. Růst křemíkových monokrystalů, struktura křemíku.
2. Typy růstových metod, zonální rafinace.
3. Příprava polovodičových destiček.
4. Difúzní procesy, iontová implantace.
5. Růst epitaxních vrstev, určování tloušťky tenkých vrstev.
6. Růst vrstev kysličníku křemičitého a nitridu křemíku.
7. Fotolitografické metody
8. MOS struktury, bipolární a FET transistory.
9. Monolitické integrované obvody, polovodičové paměti.
10. Polovodičové detektory záření.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Prohloubení znalostí polovodičových materiálů.

Schopnosti:
Znalost principu konstrukce polovodičových součástek používaných v praktických aplikacích.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Křemíkový monokrystal, epitaxe, fotolitografie.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. H. Frank: Fyzika a technika polovodičů, SNTL, Praha, 1990.

Doporučená literatura:
[2]. B. Sapoval, C. Hermann: Physics of semiconductors, Springer - Verlag, Berlin, 2003.
[3]. K. Seeger, Semiconductor physics, Springer - Verlag, Wien, 1973.

Technologie vysokofrekv. optoelektronických součástek11TVOS Sopko - - 2+0 zk - 2
Předmět:Technologie vysokofrekvenčních optoel. souč.11TVOSprof. RNDr. Sopko Bruno DrSc.-2 ZK-2
Anotace:Popis přednášky: Přednáška uvádí základní seznámení s problematikou mikrovln z hlediska používaných součástek a jejich výroby.
Osnova:1. Definice mikrovln,rozdělení jednotlivých pásem.
2. Realizace pasívních součástek
3. Aktívní součástky klasické vakuové, polovodičové mikrovlnné součástky.
4. Technologie výroby mikrovlnných polovodičových součástek.
5. Hrotové diody, Shottkyho diody, lavinové diody a její modifikace, PIN diody.
6. Tunelové diody,varikap, varaktor.
7. Parametrické zesilovače, tranzistory pro mikrovlnná pásma.
8. Monolitické a hybridní integrované obvody.
9. Příklady využití mikrovln.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Znalost principu technologie vysokofrekvenčních součástek.

Schopnosti:
Schopnost porozumět obecným technologiím výroby optolektronických součástek.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Optoelektronika, polovodiče.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. M.Rothbauer:Mikrovlnné polovodičové součástky nové generace,SNTL 1985.

Doporučená literatura:
[2].J.Macháč,J.Míšek:Fotodetektory pro optické sdělovací systémy, ACADEMIA 1989.

Chemické aspekty pevných látek11CHA Knížek 2+0 zk - - 2 -
Předmět:Chemické aspekty pevných látek11CHARNDr. Knížek Karel Dr.-2 ZK-2
Anotace:Přednáška pojednává o chemických vlastnostech pevných látek a objasňuje jejich význam v základním výzkumu i ve vývoji nových materiálů.
Osnova:1. Struktura atomu.
2. Chemické vazby a struktura krystalu.
3. Krystalové poruchy a jejich statistika.
4. Elektronické poruchy a jejich statistika.
5. Krystalové poruchy a jejich vzájemná interakce.
6. Základní vlastnosti pevných látek.
7. Empirické vztahy a předpověd nových látek.
8. Interkaláty.
9. Nanokrystalické klastry.
10. Supermřížky.
11. Amorfní látky.
12. Fulereny.
13. Další možnosti pevných látek.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Vzájemný vztah fyzikálních a chemických vlastností pevných látek.

Schopnosti:
Základy návrhu nových funkčních materiálů.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Krystalová struktura, chemické vazby, krystalové a elektronické poruchy.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. T.C.Wmak, G-D.Zhou:Crystallography in Modern Chemistry, J.Wiley, 1992.

Doporučená literatura:
[2]. A.R. West: Solid State Chemistry and Its Applications. Wiley 1985.

Elektronické praktikum11EP Jiroušek 0+4 kz - - 4 -
Předmět:Elektronické praktikum11EPIng. Jiroušek Pavel CSc.0+4 KZ-4-
Anotace:Studenti si prakticky vyzkoušejí metody návrhu vybraných typů elektronických obvodů. Dále získají základní dovednosti nutné k jejich realizaci a oživení. Setkají se s úlohami konstrukce lineárních obvodů, číslicových obvodů i s úlohami z mikroprocesorové techniky. Studentům je umožněno pracovat na úloze, jejíž zadání vyplývá z jejich vlastní vědecké činnosti.
Osnova:
Osnova cvičení:1. Seznámení s vybavením pracoviště
2. Základní zapojení s tranzistory
3. Základní obvody s operačními zesilovači
4. Seznámení s číslicovými obvody
5. Jednoduchý sekvenční obvod - dělič kmitočtu
6. Složitější sekvenční obvod "Nastavitelný čítač"
7. Seznámení s mikroprocesorovým řídicím systémem
8. Programový přístup k binárním vstupům a výstupům
9. Programový přístup k analogovým vstupům a výstupům.
10. Programování jednoduché úlohy logického řízení.
11. Volná úloha
12. Volná úloha
13. Volná úloha
Cíle:Znalosti:
Lineární elektronika, číslicová elektronika.

Schopnosti:
Praktické dovednosti při konstrukci a oživení jednodušších lineárních, spínacích a číslicových obvodů.
Požadavky:Znalosti analogové elektroniky a mikroprocesorové techniky ( předmětů 11ANEL, 11MIK na FJFI).
Rozsah práce:
Kličová slova:Lineární elektronika, číslicová elektronika.
Literatura:Povinná literatura:^^[1]. Vlach Jiri: Computer methods for circuit analysis and design.Van Nostrand Reinhold Company Inc., New York 1983.^^[2]. J.M.Bernard, J.Hugon, R.L.Corvec: Od logických obvodů k mikroprocesorům, SNTL Praha 1984.^^Doporučená literatura:^^[3]. Parag. K. Lala: An Introduction to Logic Circuit Testing.^^[4]. A.P. Godse, D.A. Gotse: Digital Logic Circuits, Technical Publications Pune.^^Pomůcky:^^Laboratoř se základním vybavením pro elektronická měření.

Kovové oxidy11KO Hejtmánek - - 2+0 zk - 2
Předmět:Kovové oxidy11KOIng. Hejtmánek Jiří CSc.----
Anotace:Předmětem přednášek je komplexní popis krystalové struktury, chemického složení a typických elektronových vlastností vybraných oxidových materiálů.
Osnova:1. Struktura a chemické složení charakteristických skupin oxidů, character chemické vazby.
2. Elektronové vlastnosti oxidů, úloha krystalového pole a korelací.
3. Měrné teplo od nejnižších po nejvyžší teploty, příspěvek typu Schottky
4. Magnetické interakce a uspořádání na dlouhou vzdálenost, příklady magnetických struktur , inteakce statické a dynamické, supervýměna a dvojitá výměna, stav vysokého a nízkého spinu.
5. Elektronový a tepelný transport, tepelná vodivost a termoelektrický koeficient.
6. Fázové přechody jako důsledek spolupůsobení elastických (mřížových), elektronových a magnetických interakcí, přechod kov-izolátor, úloha chemického složení, teploty a neuspořádání.
7. Charakteristické skupiny oxidů - binární oxidy, příklady a vliv složení
8. Orbitální , spinové a nábojové uspořádání v perovskitech manganu, uspořádaný vs. neuspořádaný základní stav, stabilita základního stavu a vliv vnějších polí (magnetického, tlaku,..).
9. Ostatní skupiny magnetických oxidů, spinově polarizovaný transport, kolosální a gigantická magnetoresistence
10. Oxidy se sníženou symetrií, oxidy se sníženou dimenzí, delafossity,
11. Vysokoteplotní supravodiče, chemické složení a kritická teplota
12. Termoelektrické materiály, kobaltity(p-typ) a manganity(n-typ).
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Detailní popis speciálních fyzikálních rysů řady oxidických materiálů, pochopení fyzikální podstaty jejich mimořádných vlastností.

Schopnosti:
prvky fyzikálního inženýrství potřebné pro samostatnou výzkumnou/vývojovou činnost v oblasti oxidických materiálů.
Požadavky:Znalosti v rozsahu předmětů teorie pevných látek a struktura pevných látek na FJFI.
Rozsah práce:
Kličová slova:Kovové oxidy, tepelný a elektrický transport, magnetické a orbitální uspořádání, přechod kov-izolátor.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. S. Krupička: Fyzika Feritů ACADEMIA, (1969),

Doporučená literatura:
[2]. J.B.Godenough Prog. Solid State Chem., 5, 145 (1971),
[3]. N.C.Mott: Metal - insulator transitions, Taylor and Francis , 2-nd edition including HTS cuprates(1990).
[4]. J.M.Ziman Principles of the theory of solids (2-nd edition) Cambridgee Univ. press (1972).
[5]. P.A.Cox: Transitinon metal oxides, Clarendon Press.-Oxford (1995).
[6]. PEd. P. P. Edwards and C. N. R. Rao, The metallic and non metallic states of matter, Taylor and Francis (1985).

Fázové přechody v pevných látkách 11FPPL Hlinka - - 2+0 zk - 2
Předmět:Fázové přechody v PL11FPPLIng. Hlinka Jiri Ph.D.-2 ZK-2
Anotace:Řada důležitých vlastností pevných látek přímo souvisí s fázovými přechody. Cílem této přednášky je poskytnout ucelený a sjednocující pohled na různé druhy fázových přechodů v krystalických pevných látkách. Přednáška je věnována zejména spojitým fázovým přechodům a jejich teoretickému popisu.
Osnova:1. Klasifikace fázových přechodů.
2. Termodynamický popis fázových přechodů.
3. Fenomenologické teorie s parametrem pořádku.
4. Landauova teorie kritického chování v blízkosti přechodu druhého druhu.
5. Landauova teorie a symmetrie.
6. Ginzburg-Landaův funkcionál, dynamická interpretace a meze platnosti Landauovy teorie.
7. Modely nukleace a růstu.
8. Mikroskopické modely fázových přechodů. Isingův model.
9. Klasické vs. kvantové prechody. Uspořádávaci vs. posuvný typ.
10. Kritické exponenty, třídy universality, selhání metody středního pole.
11. Martensitické fázové přechody, spinodální rozpad.
12. Domény a doménové struktury.
13. Problémy studia fázových přechodů.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Základní přehled o fázových přechodech a jejich klasifikace.

Schopnosti:
Schopnost využití obecných zákonitostí spojených s fázovými přechody v pevných látkách.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Fázové přechody, Landauova teorie, kritické jevy.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. L. D. Landau and E. Lifshitz: Physique Statistique, Editions Mir, Moscow, 1967.

Doporučená literatura:
[2]. CH. Kittel, Introduction to Solid State Physics.

Aplikace neutronové difrakce11AND Kučeráková, Vratislav 2+0 zk - - 2 -
Předmět:Aplikace neutronové difrakce11ANDIng. Kučeráková Monika Ph.D. / prof. Ing. Vratislav Stanislav CSc.2 ZK-2-
Anotace:Přednáška je úvodem do problematiky difrakce tepelných neutronů jako metodiky využívané ve fyzice pevných látek a v materiálovém výzkumu. Jsou vysvětleny základní principy jaderného a magnetického rozptylu tepelných neutronů, uvedeno srovnání s metodikou rentgenové difrakce. Základní aplikační oblasti této metodiky jsou ilustrovány na řadě praktických příkladů. je úvodem do problematiky difrakce tepelných neutronů jako metodiky využívané ve fyzice pevných látek a v materiálovém výzkumu. Jsou vysvětleny základní principy jaderného a magnetického rozptylu tepelných neutronů, uvedeno srovnání s metodikou rentgenové difrakce. Základní aplikační oblasti této metodiky jsou ilustrovány na řadě praktických příkladů.
Osnova:1. Úvod ( difrakce neutronů, paprsků X, elektronů)
2. Tepelné neutrony, principy rozptylu ( atomy, krystalické látky)
3. Amplitudy rozptylu b (jaderná složka) a p (magnetická složka)
4. Absorpce, porovnání rozptylových a absorpčních charakteristik (paprsky X, neutrony)
5. Oblasti aplikací ve fyzice pevných látek a v materiálovém výzkumu
6. Experiment (difraktometry, spektrometry, rozlišovací funkce, neutronová optika)
7. Experiment (výzkumné reaktory, pulzní zdroje, principy detekce, detekční systémy)
8. Experiment (kryostaty, difrakční pícky, tlakové komory, texturní goniometry, magnety)
9. Experiment(metody řízení experimentu, softwarové soubory pro zpracování dat)
10. Rietveldova analýza neutronogramů (soubory: RIET-N, GSAS, FULLPROF, RIETAN)
11. Strukturní analýza (zeolity, vysokoteplotní supravodiče, iontové vodiče)
12. Magnetické struktury a charakteristiky tranformací magnetického uspořádání (perivskity)
13. Kvantitativní texturní analýza (code: TODF-N, popLA, GSAS), anizotropie vlastností
14. Maloúhlový rozptyl, nepružný rozptyl.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Struktura a fyzika pevných látek.

Schopnosti:
Difrakce tepelných neutronů, vymezení mezi difrakčními metodami, oblasti aplikací ve studiu pevné fáze.
Požadavky:Znalosti struktury pevných látek a teorie pevných látek (SPL1, SPL2, TPL1, TPL2 na FJFI)
Rozsah práce:
Kličová slova:Difrakční metody, rozptyl a absorpce tepelných neutronů, neutronová prášková difraktometrie, texturní analýza, materiálový výzkum.
Literatura:Povinná literatura:
[1] G.E.Bacon: Neutron Diffraction, Clarendon Press, 1975.
[2] V.F.Sears: Neutron Optics, Oxford University Press, 1989.

Doporučená literatura:
[3] R. A. Young: The Rietveld Method, IUCr, Oxford Science Publications, 1995.
[4] A. Furrer, J. Mesot, Th. Strassle: Neutron Scattering in Condensed Matter Physics, World Scientific Printers, London, 2009.

Difrakční metody strukturní biologie11DMSB Dohnálek - - 3 z,zk - 3
Předmět:Difrakční metody strukturní biologie11DMSBIng. Dohnálek Jan Ph.D.-2+1 Z,ZK-3
Anotace:Určování prostorové struktury biologických látek (proteinů, DNA, RNA, komplexů) pomocí fyzikálních metod určuje v současnosti trendy v oblasti biotechnologií, biomedicíny i v základním biologickém výzkumu. Budou představeny jednotlivé metody určení 3D struktury a podrobně vyloženy postupy monokrystalové difrakční analýzy. Na praktických příkladech bude vysvětlena přímá aplikace do oblasti biotechnologií a medicíny. Cvičení pokryjí několik základních kroků vedoucích ke stanovení nové struktury.
Osnova:1. Úvod do fyzikálních metod strukturní biologie.
2. Struktura a vlastnosti proteinů a nukleových kyselin.
3. Krystalizační metody.
4. Monokrystalová difrakce biologických látek.
5. Řešení fázového problému u biologických struktur.
6. Upřesňování, validace molekulárních struktur a jejich biologický význam.
7. Databáze makromolekulárních struktur a jejich analýza.
Osnova cvičení:1. Popis vzorku proteinu.
2. Krystalizace proteinu.
3. Pokus s difrakcí krystalem.
4. Zpracování difrakčních dat.
5. Sestavení modelu a zjemnění pomocí 3D grafiky.
6. Analýza struktury proteinu baktérií a virů.
Cíle:Znalosti:
Rozšíření základních znalostí krystalografie na případ studia proteinů.

Schopnosti:
Po ukončení předmětu: metody studia prostorové struktury biologických molekul, praktické dovednosti v proteinové krystalografii, schopnost aplikovat metodu při vývoji léčiv anebo biotechnologií.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Proteinová krystalografie, monokrystalová difrakce, molekulární struktura, krystalizace, fázový problém, strukturní databáze.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. Marek, J. - Trávníček, Z. Monokrystalová rentgenová strukturní analýza. Univerzita Palackého, Olomouc, 2002

Doporučená literatura:
[2]. D. Blow: Protein crystallography for biologists; A. Liljas et al. Textbook of structural biology. World Scientific, Singapore, 2002

Studijní pomůcky:
krystalografický software (poskytnut), Internetový přístup k databázím, zaákladní vybavení proteinové krystalografie (poskytnuto).

Kvantové počítání11KVAP Andrey - - 2+0 zk - 2
Předmět:Kvantové počítání11KVAPDr. Andrey Ladislav-2 ZK-2
Anotace:Základní pojmy a základní principy kvantového počítání. Hlavni pozornost se soustředí na otázku, které fyzikální systémy jsou nyní považovány za možné realizace kvantových počítačů.
Osnova:1. Úvod.
2. Princip superpozice v kvantové mechanice.
3. Kvantové bity, kvantový registr.
4. Kvantové provázání.
5. Kvantový paralelizmus.
6. Vratné počítání.
7. Kvantová hradla.
8. Možné realizace kvantového počítání.
9. Kvantové algoritmy.
10. Oprava chyb při kvantovém počítání.
11. Kvantová kryptografie.
12. Kvantová teorie informace.
13. Výhledy do vzdálenější budoucnosti.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Základní principy teorie kvantového počítání.

Schopnosti:
Sledovat vývoj a nalézt možné uplatnění např. v kvantové kryprografii.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Kvantové počítání, kvantový bit, kvantové provázaní.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. Nielsen M.A., Chuang I.L. Quantum Computation and Quantum Information, CUP 2000.

Doporučená literatura:
[2]. J. Gruska, Quantum Computing, McGrawHill 1999.

Molekulární nanosystémy 11MONA Kratochvílová 2+0 zk - - 2 -
Předmět:Molekulární nanosystémy11MONAdoc. Ing. Kratochvílová Irena Ph.D.2 ZK-2-
Anotace:Cíl přednášky je seznámit studenty s využitím vhodných vlastností vybraných molekul v tzv. molekulárních elektronických nanoprvcích.
Osnova:1. Molekulární elektronika - integrace organických molekul do elektických prvků.
2. Elektronické součástky s organickými molekulami jako aktivními prvky.
3. Napojení molekul na kovové kontakty.
4. Modelování transportu náboje molekulárními nanosystémy.
5. Elektron-fotonová interakce.
6. Interakce elektronu s prostředím, plarony.
7. Druhy transportu nosiče náboje.
8. Kvantově chemický popis molekulárních nanosystémů - použití současných programů (Gaussian) jako součást transportního modelu.
9. Specifické molekulární materiály vhodné pro nanosystémy - fotochromní molekuly, DNA.
10. Molekulární spínače, optoelektronické nanoprvky.
11. Molekulární PHOTO-FET konstrukce, model.
12. Diagnostické a terapeutické metody v medicíně, sledující a využívající distribuci vhodných molekulárních materiálů v organismu, rakovinná terapie.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Využití vhodných vlastností vybraných molekul v tzv. molekulárních elektronických nanoprvcích, seznámení s kvantově chemickým popisem molekulárních nanosystémů za použití současných programů (Gaussian) jako součásti transportního modelu.

Dovednosti:
Pracovat s molekulárními materiály pro techn. aplikace - návrh, analýza vlastností.
Požadavky:Obecné přírodovědné-technické znalosti.
Rozsah práce:
Kličová slova:Molekulární elektronika,transport náboje, molekulární nanosystémy pro diagnostiku.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. V. Prosser: Experimentální metody biofyziky, Academia Praha, 1989,
[2]. E.A. Rietman: Molecular Engineering of Nanosystems, Biological Physics Series,

Doporučená literatura:
[3]. Ch.P.Poole Jr., F.J Owens: Introduction to Nanotechnology.

Optická spektroskopie anorganických pevných látek11OSAL Potůček - - 2+0 zk - 2
Předmět:Optická spektroskopie anorganických pevných látek11OSALIng. Potůček Zdeněk Ph.D.-2 ZK-2
Anotace:Na příkladu barevných center, iontů vzácných zemin a iontů přechodových kovů v izolátorech je ilustrována souvislost mezi experimentálními poznatky a teoretickými modely umožňujícími vysvětlit a předvídat spektroskopické vlastnosti optických center v pevných látkách, jako je absorpční spektrum či emisní spektrum, dosvit a účinnost luminiscence. Zvláštní důraz je kladen na vliv symetrie a kmitů krystalové mřížky na spektroskopické vlastnosti opticky aktivních center. Pozornost je věnována také fyzikálním základům experimentálních metod používaných v optické spektroskopii pevných látek, nezářivému přenosu energie mezi blízkými optickými centry a formování shluků center s odlišnými spektroskopickými vlastnostmi pozorovaným při dostatečně vysokých koncentracích a optickým procesům nastávajícím v pevnolátkových laserech.
Osnova:1. Energetické hladiny volných atomů a iontů.
2. Optická centra ve statickém krystalovém okolí - teorie krystalového pole, štěpení energetických hladin volných iontů v závislosti na symetrii krystalového pole.
3. Energetické hladiny pro 3d elektronové konfigurace v oktaedrickém a tetraedrickém krystalovém poli.
4. Energetické hladiny F-center a příbuzných defektů.
5. Pravděpodobnost zářivého přechodu mezi stacionárními stavy, doba života excitovaného stavu, přirozená šířka spektrální čáry, výběrová pravidla.
6. Optická centra v kmitajícím krystalovém okolí - zářivé přechody v modelu konfiguračních křivek, tvary absorpčních a emisních pásů.
7. Optické metody studia fononového spektra - zářivé přechody v optických centrech v limitě slabé elektron mřížkové vazby, Ramanův rozptyl, infračervená absorpční spektroskopie.
8. Fonony vyvolané relaxační procesy - homogenní rozšíření nulfononové linie, nezářivé přechody zahrnující multifononovou emisi, účinnost luminiscence.
9. Experimentální metody luminiscenční a optické absorpční spektroskopie.
10. Barevná centra v iontových krystalech.
11. Optická spektroskopie iontů vzácných zemin v pevných látkách - energetické hladiny pro 4f elektronové konfigurace.
12. Optická spektroskopie iontů přechodových kovů v pevných látkách.
13. Spektroskopické jevy pozorované při vysokých koncentracích opticky aktivními iontů příměsí - přenos energie mezi ionty, iontové páry vázané výměnnou interakcí, koncentrační zhášení luminiscence.
14. Pevnolátkové lasery - princip činnosti, opticky čerpané tříhladinové (rubínový) a čtyřhladinové (Nd3+) lasery.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Teoretické a experimentální poznatky z optické spektroskopie barevných center, iontů vzácných zemin a iontů přechodových kovů v dielektrických materiálech, fyzikální základy experimentálních metod využívaných v optické spektroskopii pevných látek.

Schopnosti:
Schopnost vysvětlit a předvídat spektroskopické vlastnosti opticky aktivních center vytvářených v pevných látkách různými bodovými poruchami a ionty příměsí a využívat metod optické spektroskopie k nedestruktivní diagnostice materiálů v materiálovém výzkumu.
Požadavky:Základní znalosti z kvantové mechaniky a fyziky pevných látek.
Rozsah práce:
Kličová slova:Optická spektroskopie, absorpce, luminiscence, barevná centra, ionty vzácných zemin, ionty přechodových kovů.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. J. G. Solé, L. E. Bausá, D. Jaque: An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids, John Wiley and Sons, New York, 2005.
[2]. B. Henderson, G. F. Imbusch, Optical Spectroscopy of Inorganic Solids, Clarendon Press, Oxford, 1989.

Doporučená literatura:
[3]. N. Tkachenko: Optical Spectroscopy: Methods and Instrumentations, Elsevier Science, Amsterdam, 2006.
[4]. L. Smentek, B. G. Wybourne: Optical Spectroscopy of Lanthanides, CRC Press, London, 2007.
[5]. G. Blasse, B. C. Grabmaier: Luminescent Materials, Springer Verlag, Berlin, 1994.

Seminář teorie pevných látek11STPL Sedlák, Seiner - - 0+2 kz - 2
Předmět:Seminář teorie pevných látek11STPLIng. Sedlák Petr Ph.D. / Ing. Seiner Hanuš Ph.D.-0+2 KZ-2
Anotace:Náplní přednášky je řešení početních úloh z oblasti teorie pevných látek a fyziky kondenzovaného stavu.
Osnova:Řešení vybraných typových úloh z oblasti teorie pevných látek a fyziky kondenzovaného stavu:
1. Kmity atomů v krystalických mřížkách a jejich tepelné vlastnosti,
2. Schrödingerova rovnice pro pevné látky,
3. fonony,
4. pohyb elektronů v periodickém potenciálu,
5. odezva pevných látek na vnější elektromagnetickou vlnu,
6. vybrané vlastnosti pevných látek.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Získat přehled o základních přístupech v oblasti teorie pevných látek.

Schopnosti:
Porozumět podstatě vybraných teoretických modelů a přístupů v oblasti teorie pevných látek a fyziky kondenzovaného stavu.
Požadavky:Znalost základů kvantové mechaniky a statistické fyziky.
Rozsah práce:
Kličová slova:Kmity krystalické mřížky, pásová elektronová struktura, tepelné, elektrické, magnetické, optické a transportní vlastnosti pevných látek.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. A.I. Anselm : Úvod do teorie polovodičů, Academia Praha 1967, Nauka Moskva 1978.

Doporučená literatura:
[2]. Ch. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, John Wiley&Sons, New York, 1996.

Vybrané partie ze struktury pevných látek11VPS Drahokoupil - - 1+1 zk - 2
Předmět:Vybrané partie ze struktury pevných látek11VPSIng. Drahokoupil Jan Ph.D.-1+1 Z,ZK-2
Anotace:
Osnova:1. Kovové struktury
2. Keramické struktury
3. Molekulové krystaly a speciální krystaly
4. Uspořádanost
5. Řešení struktury krystalů
6. Software pro řešení struktury z práškových difrakčních záznamů
7. Rietveldova metoda
8. Totální rozptyl a párová distribuční funkce (PDF)
9. Maloúhlový rozptyl (SAXS) a reflektivita
10. EXAFS - Extended X-ray Absorption Fine Structure
Osnova cvičení:
Cíle:Přednáškový cyklus je zaměřen na strukturu pevných látek z pohledu uspořádání atomů. V první části se zaměří na aplikačně zajímavé struktury od kovových látek po molekulové krystaly. V druhé části se bude věnovat možnostem pozorování atomové struktury s použitím rentgenového záření, a to jak z pohledu průměrné tak lokální struktury. Cílem předmětu je i použití a osvojení si speciálních programů určených ke studiu a analýze struktury a mikrostruktury pevných látek.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Rentgenová difrakce, struktura krystalů, párová distribuční funkce, SAXS, EXAFS
Literatura:Povinná literatura:
R. E. Dinnebier, S.J.L. Billinge editors: Powder Diffraction: Theory and Practice, RSC Publishing, ISBN: 978-0-85404-231-9, Cambridge 2008.

Doporučená literatura:
T. Egami, S.J.L. Billinge : Underneath the Bragg Peaks ? Structure analysis of complex materials, 2 nd edition, Elsevier, ISBN: 978-0-08-097133-9, Amsterdam 2013.

M. De Graff, M. E. McHencry: Structure of Materials: An Introduction to Diffraction, and Symmetry, Cambridge university press, ISBN: 978-0-521-65151-6, Cambridge 2008.

J. Marek, Z. Trávníček: Monokrystalová rentgenová strukturní analýza, Universita Palackého v Olomouci, ISBN: 80-244-0551-2, Olomouc 2002

Nanomateriály - příprava a vlastnosti11NAMA Kratochvílová - - 2+0 zk - 2
Předmět:Nanomateriály - příprava a vlastnosti11NAMAdoc. Ing. Kratochvílová Irena Ph.D.-2+0 Z,ZK-2
Anotace:
Osnova:1.Nanomateriály - úvod
2. Fyzikální vlastnosti nanočástic
3. Organické a anorganické nanomateriály
4. Technologie přípravy nanomateriálů
5. Technologie přípravy tenkých vrstev
6. Analýza nanomateriálů (spektroskopické a mikroskopické metody, SEM, TEM)
7. Nanočástice pro fotovoltaiku
8. Uhlíkové nanočástice a tenké vrstvy/diamantové nanočástice, polykrystalické diamantové vrstvy
9. Křemíkové a kovové nanočástice
10. Modelování vybraných vlastností nanočástic
11 Modifikace vlastností nanočástic, povrchová funkcionalizace
12. Nanočástice a tenké vrstvy v praxi
Osnova cvičení:
Cíle:V rámci předmětu jsou popsány metody přípravy nanomateriálů, jejich struktura, specifické vlastnosti a aplikace. Podrobně budou rozebrány vlastnosti zejména uhlíkových a křemíkových nanoobjektů a vrstev. Cílem předmětu je vysvětlit vztahy mezi fyzikálními/chemickými vlastnostmi materiálů složených z nano-částic a jejich hlavními strukturními rysy.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:Nanočástice, nanodimanaty, technologie přípravy nanomateriálů, nanomateriály pro fotovoltaiku
Literatura:Povinná literatura:
Gunter Schmid (editor): Nanoparticles from theory to application, ISBN: 978-3-527-60404-3, Wiley 2006.
Doporučená literatura:
Rafael Luque, Rajender S Varma (editors): Sustainable Preparation of Metal Nanoparticles, Methods and Applications, ISBN: 978-1-84973-428-8 , RSC 2012.
Stuart Lindsay (author):Introduction to Nanoscience, ISBN-13: 978-0199544219 ISBN-10: 0199544212, , 2009.