17DBPTIB - Perspektivní technologie pro implantáty a biosenzory

Rozdíl mezi PVD a CVD depozičními technologiemi, kritéria pro výběr depozičních technologií. Hlavní PVD a CVD tenkovrstvové technologie, principy, výhody a nevýhody PVD a CVD metod (rychlost růstu vrstev, energie částic, tlaková kritéria, omezení, velikost plochy). Napařovací a naprašovací metody (diodové naprašování, magnetron RF, DC), princip, omezení. Depoziční metody - IBAD, iontové plátování. Depoziční metody - MBE, ECR, LPE, sol- gel, CVD. Lasery a jejich aplikace v materiálovém výzkumu, graf technologie ? intenzita laserového záření ? délka laserového impulsu. Pulsní laserová depozice, princip, výhody, nevýhody. Fokuzace laserového svazku (gausovský svazek, excimerový laser, divergence, minimální spot, fokuzační délka, kvalita a homogenita svazku). Interakce laserového záření s terčem, modely, femtosekundová ablace. Transport částic z terče- plazmový obláček.Analýza a šíření plazmového obláčku (CCD kamera, umístění podložky, vliv tlaku, spotu). Analýza vlastností vrstev ? rozdělení metod. Analýza vrstev pomocí XRD (Bragg Brentanno, rocking curve,..), FTIR, Raman, NMR.). Analýza vrstev - morfologie- SEM, AFM, STM, TEM, SNOM. Analýza vrstev - složení XPS, ESCA, AES. Analýza vrstev - složení - WDX, PIXE RBS, SIMS, NMR. Optické metody pro charakterizaci vrstev (elipsometrie, transmise, optická propustnost a odrazivost, šířka zakázaného pásu, index lomu, mikroskopy, luminiscence). Mechanismus růstu vrstev (Frank- van der Merve, Volmer Veber, Stranski- Krastanov), homoepitaxe, heteroepitaxe. Hybridní laserové depoziční systémy (RF výboje, magnetron, ), gradientní a kompozitní vrstvy. MAPLE, organické vrstvy. Lékařské aplikace laserových tenkých vrstev (vrstvy HA, DLC, pokrytí protéz, srdečních chlopní), rozdělení biokompatibilních materiálů

Výuka probíhá v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. Kromě zkoušky je požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma.

1) Rozdíl mezi PVD a CVD depozičními technologiemi, kritéria pro výběr depozičních technologií. Hlavní PVD a CVD tenkovrstvové technologie, principy, výhody a nevýhody PVD a CVD metod (rychlost růstu vrstev, energie částic, tlaková kritéria, omezení, velikost plochy). 2) Napařovací a naprašovací metody (diodové naprašování, magnetron RF, DC), princip, omezení. 3) Depoziční metody - IBAD, iontové plátování. Depoziční metody - MBE, ECR, LPE, sol- gel, CVD. 4) Lasery a jejich aplikace v materiálovém výzkumu, graf technologie ? intenzita laserového záření ? délka laserového impulsu. 5) Pulsní laserová depozice, princip, výhody, nevýhody. Fokuzace laserového svazku (gausovský svazek, excimerový laser, divergence, minimální spot, fokuzační délka, kvalita a homogenita svazku). 6) Interakce laserového záření s terčem, modely, femtosekundová ablace. Transport částic z terče- plazmový obláček. 7) Analýza a šíření plazmového obláčku (CCD kamera, umístění podložky, vliv tlaku, spotu). 8) Analýza vlastností vrstev ? rozdělení metod. Analýza vrstev pomocí XRD (Bragg Brentanno, rocking curve,..), FTIR, Raman, NMR.). 9) Analýza vrstev - morfologie- SEM, AFM, STM, TEM, SNOM. Analýza vrstev - složení XPS, ESCA, AES. 10) Analýza vrstev - složení - WDX, PIXE RBS, SIMS, NMR. 11) Optické metody pro charakterizaci vrstev (elipsometrie, transmise, optická propustnost a odrazivost, šířka zakázaného pásu, index lomu, mikroskopy, luminiscence). 12) Mechanismus růstu vrstev (Frank- van der Merve, Volmer Veber, Stranski- Krastanov), homoepitaxe, heteroepitaxe. 13) Hybridní laserové depoziční systémy (RF výboje, magnetron, ), gradientní a kompozitní vrstvy. MAPLE, organické vrstvy. 14) Lékařské aplikace laserových tenkých vrstev (vrstvy HA, DLC, pokrytí protéz, srdečních chlopní), rozdělení biokompatibilních materiálů

Povinná:

[1] D.B. Chrisey, G.K. Hubler: Pulsed laser Deposition of Thin Films, John Wiley, 1994.

[2] B.E.A. Saleh, M.C. Teich: Základy fotoniky, svazek 3, matfyzpress, Praha, 1995.

[3] M. Vrbová a kol.: Lasery a moderní optika: oborová encyklopedie, Prometheus, Praha, 1994.

[4] M. Jelínek: Pulsní laserová depozice tenkých vrstev v elektronice, doktorská disertační práce, Praha, 1999.

Doporučená:

[5] M. Jelínek: Laserová depozice tenkých vrstev, Habilitační práce, Praha, 2005.

[6] M. Gricová: Metoda analýzy materiálu, skripta ČVUT FEL, 1992.

[7] J.C.Miller, R.F.Haglund: Laser deposition and desorption. Vol. 30, Experimental methods in the physical sciences, Academic Press, 1998.

[8] Handbook of deposition technologies for films and coatings, second edition, Noyes publication,

R.F. Bunshah - editor, 1994.