Elektronikai anyagtudomány
A tantárgy angol neve: Materials in Electronics
Adatlap utolsó módosítása: 2024. február 19.
Villamosmérnök szak
BSc képzés
Dr. Bonyár Attila, egyetemi docens, ETT
Dr. Hurtony Tamás, egyetemi docens, ETT
Dr. Szabó Péter János, egyetemi tanár, ATT
A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.
A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.
1. Bevezetés - tematika és követelmények ismertetése. Az anyag „bottom-up" modell szerinti felépítése. A Bohr-féle, ill. kvantummechanikai atommodellek. Elektronok és atompályák, a kvantumszámok értelmezése. Pauli-elv.
2. Vegyérték, ionizáció és elektronegativitás, az elemek csoportosítása. Atomi szintű kölcsönhatások, kémiai kötések. A kristályrácsok makroszkopikus tulajdonságai. Másodrendű kötések és kölcsönhatások.
3. Kristálytani alapismeretek, Bravais-rács, Miller-indexek, kristályhibák (ponthibák, diszlokációk, rétegződési hibák) és hatásaik a makroszkopikus anyagjellemzőkre.
4. Egykristályok és polikristályok. Amorf anyagok és polimerek (alapvető) tulajdonságai. Ötvözetek szerkezete és termikus viselkedése, állapotábrák, eutektikum, eutektoid, szilárd oldat, intermetallikus vegyület.
5. Az anyagok elektronszerkezete és a sávszerkezet kialakulása. A Fermi-Dirac statisztika és a hőmérséklet hatása, a Fermi-szint. Fémek, félvezetők és szigetelők definíciója és diagramjai, a tiltott sáv. Kvantummechanikai alapok. A Schrödinger-egyenlet és következményei, klasszikus kvantummechanikai effektusok: alagúthatás, ballisztikus vezetés.
6. A fémek tulajdonságai. Vezetés fémekben: Drude-féle fémmodell, Matthiessen-szabály. Hall-effektus. Vezeték és ellenállásanyagok, hőmérsékletfüggés.
7. Fémek mechanikai tulajdonságai, szakítószilárdság, folyáshatár.
8. Félvezető anyagok jellemzői, elemi és vegyület félvezetők. Elektronok, lyukak, töltéshordozók, tömeghatás törvénye. Indirekt és direkt sávszerkezetű félvezetők. Folyamatok a sávok között, generáció és rekombináció. Si egykristály és szelet előállítási technológiák.
9. Félvezetők adalékolása, az adalékolás hatása a sávszerkezetre. A diffúzió és ionimplantáció alapvető fizikai folyamatai és technológiai megvalósítása. A szilícium vegyületeinek (SiO2, Si3N4) tulajdonságai és alkalmazásuk.
10. Szigetelő anyagok villamos tulajdonságai (dielektromos, ferroelektromos, piezoelektromos, piroelektromos anyagok), kerámiák, kompozitok, üvegek, polimerek, műanyagok.
11. Optikai anyagok. A sugárzások fajtái, folytonos és karakterisztikus források. A fotonemisszió típusai, LED-ek, lézerek, termikus források. Alapvető fény-anyag kölcsönhatások.
12. Mágneses anyagok és tulajdonságaik. Ferro, para és diamágneses anyagok. Ferritek. Superparamágnesesség.
13. A geometriai skálázás hatása a makroszkopikus anyagi tulajdonságok megváltozására. Karakterisztikus úthosszak. A kvantum-korlátozottság és hatásai.
14. Kitekintés. Modern anyagrendszerek: nanoanyagok és alkalmazásaik (nanoszenzorok, nanopackaging, nanometrológia).
Tanszéki fejlesztésű jegyzetek és e-learning anyagok.
Prohászka János: Bevezetés az anyagtudományba I. Villamosmérnökök számára, NT-44480/I