Subiecte CS. Laborator Profil pozitie Subiect Detaliere 10 Feroelectricitate,feroelectrici si

Transcript

1 Subiecte CS Laborator Profil pozitie Subiect Detaliere 10 Feroelectricitate,feroelectrici si detectie piroelectrica Teoria termodinamica a tranzitiilor de faza Energia libera Tranzitii de ordinul 1 Tranzitii de ordinul 2 Detectie piroelectrica Ecuatia de transfer termic si Solutia pentru variatia de temperature Raspunsul in curent Raspunsul in tensiune Masuratori de capacitate Dependenta de frecventa; mecanisme de polarizare in dielectrici; constanta dielectrica complexa Dependenta de tensiune; tunabilitate dielectrica Variatia capacitatii cu grosimea; 10 Materiale oxidice pentru electronica, oxizi transparenti, structuri pentru FET Mecansime de conductie in dielectrici si feroelectrici Depuneri de straturi subtiri Elipsometrie spectroscopica Structuri MOS sau MIS Masuratori de capacitate modelul stratului mort Mecanisme controlate de interfata Mecanisme controlate de volum Hopping Pulverizare RF Sol-gel PLD Principii de baza Marimi optice care se pot extrage din masuratori elipsometrice Alte marimi care se pot estima prin simularea rezultatelor elipsometrice Diagrama de benzi si marimi specific (potential built-in, camp electric, capacitate) Caracteristica C-V a unei diode MOS sau MIS, eventual MFS Tranzistor cu efect de camp; caracteristici de curent; ferroelectric- FET ca celula de memorie (principiu de functionare) Dependenta de frecventa; mecanisme de polarizare in dielectrici; constanta dielectrica complexa

2 10 Defecte in semiconductori, carcaterizare electrica materiale si structuri semiconductoare si/sau dielectrice Mecansime de conductie in dielectrici si feroelectrici Depuneri de straturi subtiri Nivele locale in semiconductori Metoda Curentilor termostimulati Spectroscopia de nivele adanci Dependenta de tensiune; tunabilitate dielectrica Variatia capacitatii cu grosimea; modelul stratului mort Mecanisme controlate de interfata Mecanisme controlate de volum Hopping Pulverizare RF Sol-gel PLD Fenomene de emisie, captura, generare si recombinare (Statistica Schockley-Read-Hall) Caracteristici defecte electric active Efecte macroscopice cauzate de defecte electric active in diode p + - n (in stare stationara) Ecuatiile de continuitate in cazul unui singur nivel de captura, dependenta de temperatura a curentului TSC in cazul unui nivel de captura putin adanc, de electroni respectiv de goluri Dependenta de temperatura a curentului TSC in cazul unui nivel adanc de generare-recombinare Determinarea concentratiei defectelor in functie de modul de umplere al acestora, inclusive optic, si de tipul structurii masurate (tip rezistenta sau dioda) Procedura experimentala, ecuatii de continuitate, capacitatea transienta in functie de tipul de puls si tipul de captura (de electroni sau de goluri) Spectrul DLTS, determinare concentratie defecte, energii de activare si sectiuni de captura aparente Procedee experimentale de masurare

3 Masuratori de capacitate Mecansime de conductie in dielectrici si feroelectrici directa a sectiunilor de captura (puls simplu, dublu, optic) Dependenta de frecventa; mecanisme de polarizare in dielectrici; constanta dielectrica complexa Dependenta de tensiune; tunabilitate dielectrica Variatia capacitatii cu grosimea; modelul stratului mort Mecanisme controlate de interfata Mecanisme controlate de volum Hopping 10 Nanostructuri functionale Semiconductori a) Densitatea de purtatori in semiconductori intrinseci b) Dopaj. Densitatea de purtatori in semiconductori extrinseci c) Nivelul Fermi in materiale semiconductoare 10 Sinteza si caracterizarea compusilor organometalici pentru optoelectronica Jonctiuni semiconductoare Tranzistori Forme de magnetism Mecanisme de conductie in semiconductori de banda larga Legaturi chimice in semiconductori pe baza de compusi organometalici. Procese fotofizice in materiale organometalice Mecanisme de conductie electrica in Jonctiunea p-n Jonctiunea metal semiconductor.contactul Schottky Transportul electric in jonctiuni semiconductoare Structuri MOS Tranzistor cu efect de camp (FET) Metode de fabricare FET Diamagnetism si paramagnetism Interactia de schimb si feromagnetismul Anizotropie magnetica Emisia termionica Curenti limitati de sarcina spatiala Hopping Legaturi van der Waals; covalente. Tipuri de hibridizari. Formarea excitonilor Principiul Frank-Condon Fluorescenta si fosforescenta. Procese de transfer de sarcina. Emisia termionica

4 20 Fenomene electronice locale si interactiuni magnetice in materia condensata semiconductori organici Generarea radiatiei optice in structuri de tip OLED. Metode de caracterizare prin spectroscopie optica aplicate structurilor OLED. Structura locala si interactii hiperfine studiate prin spectroscopie Mossbauer Fenomene electronice locale si difuzie interatomica la suprafata / interfata nanostructurilor studiate prin spectroscopie Mossbauer cu electroni de conversie si tehnici complementare Notiuni generale de magnetism. Diamagnetism si paramagnetism. Magnetometrie clasica. Interactiuni si ordonare magnetica Anizotropie si textura magnetica. Metode vectoriale de caracterizare. Curenti limitati de sarcina spatiala Hopping Fenomenul de electroluminescenta versus fotoluminescenta. Structuri OLED de tip multistrat Metode de fabricare a OLED-urilor. Spectroscopia de absorbtie si emisie Spectroscopia vibrationala: FT-IR, Raman. Proprietati fotofizice. a) Interactii hiperfine si modul in care se manifesta structura locala asupra acestora b) Configuratii de spin si structura locala c) Studiul interactiilor hiperfine cu ajutorul spectroscopiei Mossbauer a) Compozitie de faza la suprafata si difuzie atomica interfaciala b) Tehnici de spectroscopie Mossbauer cu electroni de conversie (CEMS) c) Fenomene locale cu selectivitate in adancime studiate prin tehnici CEMS si metode complementare (spectroscopie XPS) a) Notiuni generale de magnetism b) Diamagnetism si paramagnetism c) Magnetometrie VSM a) Interactiunea de schimb si de superschimb b) Forme de magnetism ordonat (feromagnetism, ferimagnetism, antiferomagnetism) c) Metode de caracterizare a magnetismului ordonat: magnetometrie SQUID a) Tipuri de anizotropii magnetice b) Textura magnetica c) Facilitati de magnetometrie

5 20 Preparari si caracterizari de material supraconductoare, oxidice si intermetalice Supraconductibilitatea Aspecte introductive in teoria supraconductibilitatii vectoriala bazate pe efectul Kerr magneto-optic a) definitie, tip I si II b) efectul Meisner (vortexuri Abrikosov) c) materiale si structuri cristaline (material de tip 1, 2) a) teoria BCS b) teoria Ginzburg-Landau c) parametrii fi Parametrii critici si functionali Procesarea materialelor corp solid compozite Spark Plasma Sintering 30 Știința suprafețelor Noțiuni fundamentale de fizică atomică camp critic 1, 2, termodinamic, energie de suprafata N-S) a) retea vortex si pining; curenti critici, Hirr, Hc2 b) dinamica de vortex si retea de vortex c) masuratori ale parametrilor critici (R(T,H), m (H, T, t), I-V) a) alegerea conditiilor de procesare principii: diagrame de faza, etc b) difuzia c) microscopie (tipuri, principii) si controlul tehnologic al microstructurii: example a) sinterizarea : aspecte generale teoretice b) sinterizare prin SPS: specific si procese deosebite, avantaje, dezavantaje, aplicabilitate la diferite clase de materiale c) instalatie SPS: utilizare, specific, rezultate si exemple Postulatele mecanicii cuantice Postulatul întâi. Stări cuantice. Observabile, operatori. Principiul de corespondență. Postulatul măsurătorii. Probabilitatea de a obține o anumită valoare în urma unei măsurători.

6 Interacțiunea sistemelor atomice cu radiația. Absorbția de raze X Evoluția în timp a stării. Ecuația Schrödinger. Cazul hamiltonianului independent de timp. Sisteme de particule identice. Postulatul simetrizării (simetria funcțiilor de undă). Fermioni și bosoni Tratarea cuantică a atomului de hidrogen Particula în câmp central. Separarea variabilelor. Set de comutatori care comută: {H, L 2, L z}; funcții și valori proprii. Ecuația radială, funcții proprii, cuantificarea energiei. Tabelul periodic al elementelor. Atomi multielectronici Principiul variațional. Metoda câmpului self-consistent. Ecuația Hartree. Asimetria funcției de undă. Ecuația Hartree-Fock. Metode de aproximație. Ecuația Thomas-Fermi. Energii de legătură în ioni pozitivi și negativi. Teoria perturbațiilor independente de timp Perturbații staționare, cazul nedegenerat. Perturbații staționare, cazul degenerat. Efectele Zeeman și Stark. Teoria perturbațiilor dependente de timp Perturbații dependente de timp. Regula de aur a lui Fermi. Incertitudinea timp-energie Interacțiunea radiației electromagnetice cu sistemele

7 Noțiuni fundamentale de fizica solidului atomice. Coeficienți Einstein. Absorbția de raze X Secțiunea eficace de absorbție atomică. Limite de absorbție. Variații ale coeficientului de absorbție în vecinătatea limitei. Zona discretă și continuă. Spectroscopia NEXAFS. Structura fină extinsă a limitei de absorbție de raze X. Spectroscopia EXAFS. Structura cristalină a solidelor Rețeaua cristialină. Rețele Bravais. Sisteme cristaline. Rețeaua reciprocă. Difracția de raze X. Zone Brillouin. Structura electronică a corpului solid Aproximația electronilor liberi. Densitatea de stări. Funcția de distribuție. Concentrația de electroni și energia totală a gazului de elecroni. Aproximația electronilor cuasiliberi. Funcții Bloch. Zone Brillouin. Benzi energetice. Masa efectivă. Aproximația electronilor strâns legați. Zone Brillouin. Benzi energetice. Clasificarea solidelor în metale, semiconductori și izolatori. Semiconductori dopați. Concentrații de purtători, poziția nivelului Fermi. Fenomene de transport în corpul solid Ecuația cinetică Boltzmann. Conducția electrică în metale. Heterostructuri metal-semiconductor. Joncțiunea p-n.

8 Spectroscopii de electroni: XPS și AES Metode structurale și morfologice în corpul solid Dispozitive fotovoltaice. Spectroscopia de fotoelectroni (XPS) Spectroscopia XPS, principii generale. Analiza elementală. Senzitivitatea chimică. Senzitivitatea la suprafață. Curburi de bandă la contactul metalsemiconductor. Aplicarea metodei XPS pentru determinarea curburii de bandă Sateliți în spectrele XPS Spectroscopia de electroni Auger Efectul Auger Metoda AES. Comparație cu metoda XPS Determinarea structurii de benzi a corpului solid. Metoda ARUPS Legea de dispersie în aproximația electronilor liberi Legea de dispersie în aproximația electronilor cuasiliberi. Masa efectivă Legea de dispersie în aproximația electronilor strâns legați. Zone Brillouin Sisteme 2D. Grafene Principiile metodei ARUPS Difracția de electroni Noțiuni generale privind fenomenele de difracție. Impulsul transferat de rețeaua cristalină. Difracția de electroni lenți (LEED). Difracția de electroni rapizi prin reflexie (RHEED). Reconstrucții de suprafață. Difracția de fotoelectroni (XPD) Microscopia de baleiaj cu efect tunel (STM) Tunelarea unei bariere de potențial.

9 30 Fizica Teoretica: Fizica sistemelor mezoscopice si fenomene de transport in materiale 2D 30 Nanocristale de Ge/Si imersate in matrice oxidica; nanomateriale si nanostructuri; defecte in camp de stress Efectul Hall cuantic Fizica grafenei Efecte ale campului magnetic Materiale 2D Fenomene de interferenta cuantica Prepararea si de morfologia structurilor de capacitor MOS pe baza de nanocristale de Ge pentru aplicatii de memorii nevolatile Coeficienți de transmisie și reflexie Principiul de funcționare al uni STM Spectroscopia cu efect tunel (STS) Microscopia de forță atomică (AFM) Principiul de funcționare al unui AFM. Moduri de operare (contact, noncontact, semicontact) Metode derivate: MFM, EFM, PFM Formalismul Landauer-Buttiker pentru transport. Calculul rezistentei Hall intr-un montaj cu 4 fire. Realizare experimentala a efectului Hall cuantic intreg in gazul de electroni bidimensional. Modelul tight-binding. Calculul benzilor de energie la reteaua hexagonala (grafena). Determinarea experimentala a masei efective a electronilor in grafena. Cuantificarea Landau (nivele Landau). Nivele Landau in reteaua hexagonal (grafena). Observarea experimentala a nivelelor Landau relativiste. Izolatori topologici (model teoretic Kane-Mele). Confirmare experimentala. Efectul Hall cuantic de spin. Efectul Aharonov-Bohm (descriere generala). Realizare experimentala. Model matematic Procese electronice in capacitorul MOS ideal; Prepararea structurilor de capacitor MOS cu trei straturi pe baza de Ge in HfO 2: depunere prin pulverizare cu

10 Proprietati de stocare de sarcina in structuri de capacitor MOS cu trei straturi pe baza de nanocristale de Ge imersate in HfO 2 Proprietatile de fotoconductie ale straturilor nanostructurate de Ge- TiO 2 Defecte induse prin iradierea cu ioni de I de 28 Mev in monocristale de Si Modificarea parametrilor defectelor de iradiere in camp de stress: Bi in Si magnetron si tratament termic pentru nanostructurarea Ge; Corelarea morfologiei structurilor cu conditiile de preparare. Procese electronice in capacitorul MOS neideal (sarcini fixe si mobile in oxid, histerezis); Studiul experimental al proprietatilor de memorie ale structurilor: masurari capacitate-tensiune, capacitatefrecventa si capacitate-timp (retentie); Studiul influentei morfologiei structurii asupra caracteristicilor de memorie: dimensiunea si densitatea si pozitia fata de substrat ale nanocristalelor de Ge. Transport electric la intuneric si sub lumina; Prepararea straturilor de nanocristale de Ge imersate in TiO 2: depunere prin pulverizare cu magnetron si tratament termic pentru nanostructurarea Ge; Corelarea proprietatilor de fotoconductie cu morfologia. Crerarea de defecte prin iradiere; Evidentierea experimentala a defectelor: metoda curentilor termostimulati fara camp electric aplicat; Determinarea parametrilor centrilor de captura prin modelarea curbelor; Metoda curentilor termostimulati fara camp electric aplicat; teorie si experiment; Influenta stresului produs de ionii de Bi stopati in reteaua cristalina a Si asupra parametrilor centrilor de captura.

11 40 Proprietatile optice si structurale ale calcogenidelor si materialelor compozitelor pe baza de nanotuburi de carbon si nanoparticule calcogenice Structura atomilor si tabelul periodic; Legatura chimica Structura si proprietatile optice ale calcogenidelor Metode de studiu al retelelor periodice folosind difractia de raze X Depuneri de straturi subtiri pe baza de calcogenide Caracteriarea optica a calcogenidelor Comparatie cu rezultatele obtinute pe probele irradiate cu ioni de I de aceeasi energie (28 MeV). 1) Structura atomilor 2) Legaturile chimice si fizice: Legatura ionica; Legatura covalenta; Legatura metalica; Legatura de hidrogen; Interactia van der Waals 3) Hibridiarea sp 3, sp 2 si sp 1) Structuri cristaline: Aranjamente periodice de atomi; -Tipuri fundamentale de retele; Pozitia si orientarea planelor in cristale 2) Proprietatile luminescente ale materialelor calcogenice 3) Proprietatile vibrationale spectroscopia Raman 1) Notiuni teoretice privind difractia pe cristale : Legea lui Bragg, Metoda Laue; Deducerea lui Laue pentru amplitudinea undei imprastiate; Reteaua reciproca; Constructia Ewald; Zonele Brillouin 2) Modul de operare al difractometrelor de raze X - Metoda pulberilor si a filmelor subtiri 3) Difractia razelor X pe materialele calcogenice 1) PLD 2) Evaporarea termica 3)Metoda Langmuir Blodgett 1) Principiul de functionare al unui microscop electronic cu baleiaj si caracteriarea calcogenidelor prin SEM 2) Principiul de functionare al unui microscop de forta atomica si caracterizarea calcogenidelor prin

12 50 Sinteza si caracterizarea de nanostructuri semiconductoare si izolatoare. Sinteza si proprietatile optice ale filmelor subtiri. Notiuni fundamentale despre structura moleculara. Legaturi chimice; identificarea gruparilor functionale. Notiuni de cristalografie. Notiuni de baza de spectroscopie RES. AFM 3) Spectroscopia de absorbtie UV- VIS Legatura ionica. Aspecte generale privind prepararea filmelor subtiri prin metode chimice Exemplificari: reactii chimice implicate in sinteza ZnO prin metoda sol-gel, depunerea din baie chimica, electrodepunerea si depunerea autocatalitica. Informatii furnizate de spectroscopia optica Metode de investigare. Atomi: Structura atomului. Orbitali moleculari hibridizati. Legaturi duble si triple. Nivele de energie ale orbitalilor moleculari. Legatura covalenta legaturi σ, legaturi σ (pp) si. Teoria electronica a legaturilor chimice, legatura coordinativa, polaritatea legaturilor covalente, efectul inductiv. Spectroscopia in infrarosu. Reteaua cristalina. Elementele de baza: vectori de translatie; celula primitiva; tipuri de retele; elemente de simetrie. Difractia de raze X pe un cristal ca reflexie pe planele cristaline. Relatia Bragg. Factorul de structura. Defecte punctuale in reteaua cristalina. Hamiltonianul de Spin. Tipuri de interactiuni si modul in care afecteaza spectrele RES.

13 Fenomenul de rezonanta electronica de spin (RES). Domeniul de aplicatii si informatii obtinute cu spectroscopia RES. 50 Microscopie electronica Difractia electronilor in cristale Reteaua cristalina. Elementele de baza: vectori de translatie; celula primitive; tipuri de retele; elemente de simetrie Teoria cinematica a difractiei de electroni Defecte structurale (vacante, interstitiali, dislocatii, defecte planare) Difractograme de electroni si imagini in microscopia electronica prin transmisie Notiuni de microscopie electronica prin transmisie conventionala Notiuni de microscopie electronica analitica de inalta rezolutie Reteaua cristalina: Reteaua reciproca Geometria difractogramelor de electroni: monocristal, policristal, indexarea difractogramelor de electroni Formarea imaginii in TEM: asemanari si deosebiri intre modurile de lucru CTEM, HRTEM si STEM Atomi: Structura atomului Contrastul de difractie in microscopia electronica prin transmisie Tehnici de preparare a probelor in microscopia electronica Atomi: Atomul de hidrogen Contrastul de faza si contrastul de masa in microscopia electronica prin transmisie Tehnici analitice in microscopia electronica: EELS Notiuni de microscopie electronica analitica cu baleiaj Atomi: Tabelul periodic, straturi de electroni, regulile lui Hund Microscopia electronica cu baleiaj: principiul de functionare si tipuri de contrast Tehnici analitice in microscopia electronica: EDS 50 Nanostructuri bioactive Notiuni de magnetism 1 a. Notiuni generale de magnetism

14 70 Pozitie CS in laboratorul acreditat pentru analiza chimica a materialelor avansate Semiconductori si fotocataliza Notiuni de cristalografie Proprietati coloidale ale nanomaterialelor Notiuni de magnetism 2 Legatura chimica Echlibrul chimic in sisteme diverse (camp magnetic, inductie magnetica, susceptibilitate si permeabilitate magnetica, magnetizare, spin) b. Modele curbe de incalzire pentru fluide magnetice in campuri magnetice variabile c. Determinarea SAR din datele experimentale a. Densitatea de puratori in semiconductori intrinseci b. Dopaj. Densitatea de purtatori in semiconductori extrinseci c. Procese fotocatalitice pe suprafata nanomaterialelor semiconductoare a. Elementele de baza: vectori de translatie; celula primitive; tipuri de retele; elemente de simetrie b. Reteaua reciproca c. Defecte structurale (vacante, interstitiali, dislocatii) a. Stabilitatea coloidala a nanomaterialelor b. Potentialul Zeta c. Marimea hidrodinamica a. Metode de determinare a proprietatilor magnetice ale materiei condensate Principii fizice de functionare VSM, SQUID b. Puterea disipata intr-un ferofluid in camp magnetic variabil c. Forme de magnetism: diamagnetism si paramagnetism 1.Structura atomului 2.Legaturi puternice interatomice (covalenta, ionica, metalica) 3.Legaturi slabe intermoleculare (van der Waals, de hidrogen) 1.Echilibre acido-bazice (constante de aciditate, bazicitate, relatia Henderson)

15 Sinteze de materiale si compusi oxidici semiconductori Noțiuni fundamentale de fizica solidului Tehnici de analiza fizico-chimica a suprafetelor:spectroscopiile XPS şi AES 2.Echilibre redox (constanta de echilibru redox, relatia Nernst) 3.Exemple de reactii redox Diagrame de faza Echilibre in sisteme solid-gaz, solidlichid, solid-solid. Exemple de tehnici experimentale 1.Structura cristalină a solidelor: Rețeaua cristalină; Rețele Bravais. Sisteme cristaline; Rețeaua reciprocă. Difracția de raze X; Zone Brillouin; Oscilațiile rețelei cristaline. Fononi. Căldura specifică fononică 2.Structura electronică a corpului solid: Aproximația electronilor liberi; Densitatea de stări. Funcția de distribuție; Concentrația și energia totală a gazului electronic; Căldura specifică electronică; Aproximația electronilor cuasiliberi. Funcții Bloch; Zone Brillouin; Benzi energetice; Masa efectivă; Aproximația electronilor strâns legați. (Din nou: Zone Brillouin. Benzi energetice.); Clasificarea solidelor în metale, semiconductori și izolatori; Semiconductori dopați; Concentrații de purtători, poziția nivelului Fermi 3. Fenomene de transport în corpul solid: Ecuația cinetică Boltzmann; Conducția electrică în metale; Efecte galvanomagnetice (Hall și magnetorezistență); Heterostructuri metal-semiconductor; Joncțiunea p-n; Dispozitive fotovoltaice 1.Spectroscopia de fotoelectroni: Spectroscopia de fotoelectroni, principii generale; Analiza

16 elementală; Senzitivitatea chimică; Senzitivitatea la suprafaţă 2. Spectroscopia de electroni Auger; Efectul Auger 3. Metoda AES. Comparaţia cu metoda XPS