MPŠ
MPŠ MP&Scaron MP&Scaron MP&Scaron Avtorji

Mednarodna
podiplomska šola
Jožefa Stefana

Jamova 39
SI-1000 Ljubljana
Slovenija

Tel: (01) 477 31 00
Faks: (01) 477 31 10
E-pošta: info@mps.si

Išči

Opis predmeta

Vakuumistika

Programi:

Nanoznanosti in nanotehnologije, 3. stopnja

Sodelavci:

prof. dr. Janez Kovač
prof. dr. Miran Mozetič

Cilji:

Študentje pridobijo bazično in praktično znanje o osnovah vakuumske tehnike in tehnologije. Moderne industrijske naprave, oprema in analitski instrumenti delujejo v širokem tlačnem področju od grobega vakuuma (nekaj mbar) do ultravisokega vakuuma (nižje od 10-7 mbar). Študentje pridobijo znanje o proizvodnji in merjenju vakuuma, vakuumskih komponentah in sistemih, o detekciji puščanja in o vakuumskih materialih. Poudarjena bo pomembnost vakuuma za nanos prevlek iz parne faze in za tehnologijo površin in obdelavo materialov s plinsko plazmo. Obravnavane bodo fizikalno-kemijske osnove o reaktivni plazmi in tehnologije za obdelavo nanomaterialov, kot so čiščenje, aktivacija in funkcionalizacija površin ter selektivno jedkanje. V okviru predmeta študentje pridobijo bazično znanje o vakuumski optoelektroniki in o elektronski poljski emisiji novih nanostrukturiranih materialov. Nadalje pridobijo osnovno znanje o modernih analitskih metodah za preiskavo površin, kot so spektroskopija Augerjevih elektronov (AES), rentgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS), masna spektroskopija sekundarnih ionov (SIMS) in nova rentgenska mikroskopska metoda za preiskavo nanomaterialov. Poseben poudarek bo na preiskavi površin, faznih mej in tankih plasti v nanopodročju.

Vsebina:

Uvod v vakuumsko fiziko, izrazoslovje, merilne enote in definicije v vakuumski tehniki in tehnologiji. Proizvodnja vakuuma (črpanje): vakuumske črpalke, hitrost črpanja, črpanje plinov, črpanje plinov in par, vakuum brez oljnih par, ultravisoko vakuumska tehnika, vrste pretokov.
Meritve vakuuma od 1000 mbar do 10-12 mbar, izbira merilnikov tlaka za različna področja vakuuma, principi meritev, analiza preostalih plinov z masno spektrometrijo , detekcija puščanja, hitrost puščanja.
Vakuumske komponente, sistemi in materiali: prevodnice, prirobnice, ventili, različni vakuumski sistemi glede na področje vakuuma, kovine, stekla, keramika Fizikalno-kemijski procesi na površinah materialov: odparevanje, sublimacija, sorpcija, desorpcija, adsorpcija, segregacija, difuzija, permeacija.
Inženirstvo površin omogoča izboljšanje lastnosti površin inženirskih materialov in sestavnih delov: obsega pripravo in obdelavo površin ali nanos PVD in CVD prevlek.
Nizkotlačna reaktivna plazma: termodinamsko neravnotežno stanje plinov, čiščenje, aktivacija in funkcionalizacija površin, selektivno jedkanje.
Vakuumska optoelektronika: razplinjanje materialov, termična desorpcija, difuzija vodika, difuzijske bariere, metoda meritve naraščanja tlakov izoliranih sistemov, poljska emisija elektronov, novi nanostrukturirani poljski materiali.
Metode za analizo površin, ki delujejo v ultravisokem vakuumu: spektroskopija Augerjevih elektronov (AES), rentgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS), masna spektroskopija sekundarnih ionov (SIMS) in rentgenska mikroskopija. Fizikalni principi, analizna globina reda velikosti nanometrov, lateralna ločljivost, občutljivost metod, kvantitativna analiza in obdelava podatkov, profilna analiza v kombinaciji z ionskim jedkanjem in analiza zelo tankih plasti pri različnih emisijskih kotih.

Temeljna literatura in viri:

1.) V. Nemanič (urednik): Vakuumska znanost in tehnika, Društvo za vakuumsko tehniko Slovenije, Ljubljana, 2003.
2.) J. Gasperič: Nasveti za uporabnike vakuumske tehnike, Društvo za vakuumsko tehniko Slovenije, Ljubljana, 2002.
3.) J. M. Lafferty (editor): Foundations of Vacuum Science and Technique, John Wiley and Sons, Inc., New York, (1998).
4.) M. Wutz, H. Adam, W. Walcher: Theory and Practice of Vacuum Technology, Third Edition Friedr. Vieweg and Son. Braunschweig, (1989).
5.) W. Umrath (editor): Fundamentals of Vacuum Technology, Leybold, Köln, 1998.
6.) Motoichi Ohisu (editor): Optical and Electronic Process of Nano-Matters, KTK Scientific Publishers, Tokyo, (2001).
7.) D. Briggs and M. P. Seah (Editors): Practical Surface Analysis, Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy, Second Edition, Wiley. Chichester (1990).
8.) D. Briggs, J. T. Grant (eds.): Surface Analysis by Auger and X-Ray Photoelectron Spectroscopy, IM Publications, Chichester, 2003.
9.) D. Atwood, Soft X-Rays and Extreme Ultraviolet Radiation: Principles and Applications, Cambridge University Press, 2001.
10.) A. Ricard: Reactive plasmas, Societe Francaise du Vide, Paris, 1996.

Izbrane reference nosilca:

1.) A. Zalar, B. Praček, P. Panjan, Effects of surface on depth resolution of AES depth profiles of Ni/Cr multilayers. Surf. Interface Anal., 30, 247 (2000), 247.
2.) A. Zalar, J. van Lier, E. J. Mittemeijer, J. Kovač, Interdiffusion at TiO2/Ti, TiO2/Ti3Al and TiO2/TiAl interfaces studied in bilayer structures, Surf. Interface Anal., 34 (2002), 514.
3.) J. Kovač, Zalar, B. Praček, Quantification of AES depth profiles by the MRI model, Appl. Surf. Science, 207 (2003), 128.
4.) J. Kovač, P. Panjan, A. Zalar, XPS analysis of WxCy thin films prepared by sputter deposition, Vacuum, 82 (2007), 150.
5.) A. Zalar, J. Kovač, B. Praček, S. Hofmann, P. Panjan, AES depth profiling and interface analysis of C/Ta bilayers, Appl. Surf. Sci., 252 (2005), 2056.
6.) M. Mozetič, A. Zalar, P. Panjan, M. Bele, S. Pejovnik, R. Grmek, A method of studying carbon particle distribution in pant films, Thin Solid Films, 376 (2000), 5.
7.) A. Vesel, M. Mozetič, J. Kovač, A. Zalar, XPS study of the deposited Ti layer in a magnetron-type sputter ion pump, Appl. Surf. Sci., 253 (2006), 2941.
8.) M. Mozetič, A. Vesel, U. Cvelbar, A. Ricard, An iron catalytic probe for determination of the O-atom density in an Ar/O2 afterglow, Plasma chem. plasma process, 26 (2006), 103.
9.) V. Nemanič, M. Žumer, B. Zajec, T. Tyler, Getter requirements for a cathode ray tube with a diamond coated field emitter electron source, J. Vac. Sci. Technol. B 20(4), (2002), 1379.
10.) V. Nemanič, M. Žumer, B. Zajec, J. Pahor, M. remškar, A. Mrzel, P. Panjan, D. Mihailović, Field emission properties of Malybdenum dichalcogenide nanotubes, Appl. Phys. Letters, 82 (2003), 4573.
11.) V. Nemanič, B. Zajec, The influence of deuterium exposures on subsequent outgassing rate of an UHV system, Vacuum, 81 (2006), 556.

Načini preverjanja znanja:

Način (pisni izpit, ustno izpraševanje, naloge,
projekt):
• seminar in ustni izpit

Obveznosti študentov:

• seminar in ustni izpit

Zunanje povezave: