Μικροσυστήματα και Νανοτεχνολογία

Δημήτριος Τσουκαλάς

Περιεχόμενο μαθήματος

Μικροσυστήματα και νανοσυστήματα: Ορισμός και παραδείγματα μικροσυστημάτων. Συνάφεια μικροηλεκτρονικής, μικρο-οπτικής και μικρο-ηλεκτρομηχανικής τεχνολογίας. Βασικές τεχνολογικές διαδικασίες κατασκευής μικροσυστημάτων και μαθηματικά μοντέλα. Ανάπτυξη κρυστάλλων και βασικές ιδιότητες. Θερμική οξείδωση. Διάχυση προσμίξεων. Ιοντική εμφύτευση. Χημική και φυσική εναπόθεση αγώγιμων και μονωτικών στρωμάτων. Λιθογραφία. Εγχάραξη. Παραδείγματα κατασκευής μικροηλεκτρονικών διατάξεων και συστημάτων.
Ειδικές διαδικασίες για την μικρομηχανική-Μικροαισθητήρες: Μικρομηχανική επεξεργασία επιφάνειας και όγκου. Μικρο-αισθητήρες και ενεργοποιητές, φυσικές αρχές λειτουργίας. Τεχνολογία κατασκευής και παραδείγματα φυσικών και βιοχημικών αισθητήρων. 
Από τη μικροτεχνολογία στη νανοτεχνολογία και τα νανοσυστήματα: Μέθοδοι κατασκευής στην νανομετρική κλίμακα. Aυτο-οργάνωση και οργανωμένη κατασκευή νανοσωματιδίων. Επαφή με τον μακρόκοσμο. Εφαρμογές στην νανοηλεκτρονική και νανο-αισθητήρες.

Μαθησιακοί στόχοι

Σκοπός του μαθήματος είναι να περιγραψει την φυσική των τεχνολογικών διαδικασιών κατασκευής μικροσυστημάτων (οι οποίες εν πολλοίς είναι αυτές της διαδικασίας κατασκευής των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων) και στην συνέχεια να παρουσιάσει πως αυτές εφαρμόζονται για την ανάπτυξη μικροαισθητήρων.

Προτεινόμενα συγγράμματα

  • Δ. Τσουκαλά, Σημειώσεις
  • J.W. Gardner: «Μικροαισθητήρες - Αρχές και εφαρμογές» 

Βιβλιογραφία

  •  K. Petersen 'Silicon as a mechanical material', Proc. IEEE vol. 70, p. 42 (1982) 
  •  J. Bryzek 'Impact of MEMS technology on society' Sensors & Actuators A56 p.1 (1996)
  • 'Market analysis for microsystems' A NEXUS Task Force Report, 1998
  • J. Fraden 'Handbook of modern sensors' AIP Press 1997
  • The Feynman Lectures on Physics, Feynman, Leighton and Sands, Addison-Wesley Publ. Company
  • J. Gere and S. Timoshenko ‘Mechanics of Materials’ Chapman and Hall
  • B. Kloeck ‘Piezoresistive sensors’ p.145 in ‘Sensors. A Comprehensive Survey’ Ed. By W Gopel, J. Hesse and J. Zemel, vol. 7, VCH
  • P.S. Kireev ‘Semiconductor Physics’, MIR
  • S. Sze, VLSI Technology, McGraw-Hill
  • Ε. Γογγολίδης Διεργασίες πλάσματος στην ΜικροηλεκτρονικήΕπιθεώρηση Φυσικής
  • L. Ristic 'Sensor Technology and devices', Artech House
  • Microsensors ed. R. S. Muller, R. Howe, S. Senturia, R. Smith and R. White, IEEE Press
  • J. Gardner ‘Microsensors. Principles and Applications’ Wiley

  • Sensors. A Comprehensive Survey Ed. By W Gopel, J. Hesse and J. Zemel, vol. 7, 

    VCH

 

 

Μέθοδοι διδασκαλίας

Διαλέξεις σε αμφιθέατρο

Μέθοδοι αξιολόγησης

  • 20% Ασκήσεις
  • 80% Γραπτή εξέταση

Προαπαιτούμενα

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα

Διδάσκοντες

Τσουκαλάς Δημήτριος Τηλ: (+30210) 772 2930, 772 2929
Καθηγητής  Fax: (+30210) 772 3312, 772 3025

Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών

Email: dtsouk@central.ntua.gr
http://www.physics.ntua.gr/~tsoukalas/
Τομέας Φυσικής
Εθνικό Μετσόβιο  Πολυτεχνείο

 

Σ' αυτό το μάθημα γίνεται παρουσίαση των φυσικο-χημικών διεργασιών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή δομών και διατάξεων μικροκοπικής κλίμακας στο πυρίτιο καθώς και η σύνδεση της τεχνολογίας αυτής με το γνωστικό αντικείμενο των μικροαισθητήρων. Η παρουσίαση της λειτουργίας των ηλεκτρονικών διατάξεων οι οποίες κατασκευάζονται με τις εν λόγω διεργασίες έχει γίνει στα πλαίσια του μαθήματος «Φυσική Ηλεκτρονικών Διατάξεων» που διδάσκεται στους σπουδαστές του 8ου εξαμήνου. 

Λέξεις Κλειδιά: Φυσική, Εφαρμογές, Νανοτεχνολογία


Κωδικός: SEMFE120
Σχολή - Τμήμα: 9. ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ & ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ » Προπτυχιακό
Πρόσβαση στο μάθημα: Ελεύθερη (χωρίς εγγραφή)
Χρήστες: 2 εγγεγραμμένοι
CC - Μη Εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα
CC - Μη Εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα

Θεματικές Ενότητες

Μικροσυστήματα, Το πυρίτιο ως υλικό κατασκευής των μικροσυστημάτων, Πεδίο εφαρμογών και μέγεθος της αγοράς, Βασικά χαρακτηριστικά αισθητήρων

Χωρητικότητα, Διηλεκτρική σταθερά, Διηλεκτρικά υλικά, Πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο, Πυροηλεκτρικό φαινόμενο, Αντίσταση, Πιεζοαντίσταση, Το φαινόμενο της πιεζοαντίστασης στο πυρίτιο, Το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, Το ηλεκτροθερμικό φαινόμενο ή φαινόμενο Peltier, Το φαινόμενο Thomson, 

Περιγραφή κατασκευαστικών διεργασιών για την παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, Θερμικές διεργασίες, Οξείδωση, Το Μοντέλο Deal-Grove, Διάχυση, Ο νόμος του Fick, Ανακατανομή προσμίξεων κατά την οξείδωση, Ιοντική εμφύτευση, Κατανομή των προσμίξεων, Ανόπτηση μετά την εμφύτευση, Χημική εναπόθεση ατμών (CVD), Τεχνικές εναπόθεσης, Λιθογραφία, Εγχάραξη, Βασικές τεχνικές μικρομηχανικής.

 

Θερμικοί αισθητήρες, Αισθητήρες θερμοκρασίας, Θερμοζεύγη, Θερμοαντιστάσεις, Θερμίστορς, Θερμοδί-οδοι, Χρησιμοποίηση θερμικών αισθητήρων για μέτρηση της ροής, Αισθητήρες πίεσης, Αισθητήρες επιτάχυνσης, Αισθητήρες επιτάχυνσης, Ανιχνευτές φωτός και ακτινοβολίας, Βιοχημικοί αισθητήρες, Χημοαντιστάτες, Χημοχωρητικότητες, Χημοτρανζίστορς, Μαγνητικοί αισθητήρες, Το φαινόμενο Hall, Μαγνητοαντίσταση

Νανοτεχνολογία, νανοαντικείμενα, Προοπτικές της νανο-ηλεκτρονικής, νανο-ιατρική, μεθοδοι κατασκευής και εναπόθεσης νανοσωματιδίων, νανοκρυσταλλική μνήμη, μνήμες τύπου flash, μεθοδοι κατασκευής και εναπόθεσης νανοσωματιδίων Au

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ημερολόγιο

Ανακοινώσεις

  • - Δεν υπάρχουν ανακοινώσεις -