Στοιχεία Μαθήματος
Λεπτομέρειες Μαθήματος
- Κατανόηση σε βάθος της έννοιας και των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών της επιφάνειας ενός στερεού (και της διεπιφάνειας μεταξύ δύο στερεών φάσεων) , καθώς και η σημασία της ειδικής επιφάνειας σε τεχνολογικώς ενδιαφέροντα στερεά.
- Γνώση των επιφανειακών ιδιοτήτων των υλικών (ατομική δομή, επιφανειακή θερμοδυναμική, δυναμική της ατομικής κίνησης, χημική δραστικότητα, ηλεκτρικές ιδιότητες / ηλεκτρονιακές διεγέρσεις, μηχανικές ιδιότητες) σε σχέση με το υποκείμενο στερεό και με τις φυσικές αρχές των τεχνικών επιφανειακού χαρακτηρισμού.
- Η κατανόηση των βασικών μορφολογικών χαρακτηριστικών στερεών διεπιφανειών και λεπτών υμενίων και των εφαρμογών τους σε σύγχρονες τεχνολογίες αιχμής στην περιοχή των νανοδιαστάσεων, όπως η μικροηλεκτρονική.
Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:
- Ικανότητα αναγνώρισης της ποικιλίας των φαινομένων που σχετίζονται με την παρουσία επιφανειών /διεπιφανειών στα στερεά, της φυσικής τους βάσης και των δυνατών εφαρμογών τους.
- Ικανότητα διαδικτυακής διερεύνησης και κριτικής αξιολόγησης της Βιβλιογραφίας σε ερευνητικές /τεχνολογικές περιοχές που σχετίζονται με τις ιδιότητες και τον χαρακτηρισμό επιφανειών και λεπτών υμενίων.
Δεν υπάρχουν τυπικά προαπαιτούμενα μαθήματα. Είναι επιθυμητό για τους φοιτητές να έχουν σχετικά καλό υπόβαθρο στη Φυσική και Χημεία των στερεών και να έχουν διδαχθεί προηγουμένως το μάθημα Ε612 (Ανόργανα Υλικά).
- Eπιφάνειες και διεπιφάνειες (γενικές έννοιες). Νανοσωματίδια, λεπτά υμένια, μικροπορώδη στερεά. Καθαρές επιφάνειες και υπερυψηλό κενό.
- Δομή επιφανειών. Διδιάστατα πλέγματα, υπερδομές, αντίστροφο πλέγμα. Περίθλαση ηλεκτρονίων και επιφανειακή μικροσκοπία σάρωσης με ακίδα.
- Θερμοδυναμική επιφανειών. Επιφανειακή τάση, καμπύλες επιφάνειες, συνάφεια. Μοντέλο Gibbs. Θερμοδυναμική της ρόφησης.
- Δυναμικά φαινόμενα σε επιφάνειες. Επιφανειακές δονήσεις. Επιφανειακή διάχυση. Επιφανειακή τήξη.
- Αλληλεπίδραση αερίων με επιφάνειες, προσρόφηση, συντελεστής προσκόλλησης, εκρόφηση. Επιφανειακές χημικές αντιδράσεις, Κατάλυση - Γενικές έννοιες.
- Ηλεκτρικές ιδιότητες. Επιφανειακές καταστάσεις ηλεκτρονίων. Έργο εξόδου. Μεταφορά φορτίου κατά τη ρόφηση.
- Διεπιφάνειες μετάλλων-ημιαγωγών. Φορτίο χώρου. Φράγμα δυναμικού Shottky. Επαφές μετάλλων-ημιαγωγών.
- Εκπομπή ηλεκτρονίων από επιφάνειες. Φωτοεκπομπή. Eπιφανειακή Ανάλυση με Ηλεκτρονιακές Φασματοσκοπίες.
- Μορφολογία και δομή στερεών διεπιφανειών. Ανάπτυξη λεπτών υμενίων. Επιταξία. Τεχνικές παρασκευής λεπτών υμενίων, γενικά χαρακτηριστικά.
- Μηχανικές ιδιότητες επιφανειών-Τριβολογία. Τριβή, πρόσφυση, λίπανση. Επιστρώσεις μηχανικής και χημικής προστασίας, θραύση.
- G. Somorjai, “Introduction to Surface Chemistry and Catalysis”, Wiley, 1994.
- Α.Zangwill, “Physics at Surfaces”, Cambridge University Press, 1989.
- H. Lueth, “Surfaces and Interfaces of Solid Materials”, Springer, 1995.
- Σ.Κέννου, Σ. Λαδάς, Σημειώσεις Επιστήμης Επιφανειών, Πάτρα, 2012.
- WEB-based Courses : http://www.uksaf.org/tutorials.html
Παραδόσεις με χρήση ηλεκτρονικών μέσων. Καθοδήγηση των φοιτητών να αναζητήσουν διαδικτυακές πληροφορίες που σχετίζονται με την περιγραφή, τις ιδιότητες και τον χαρακτηρισμό επιφανειών. Επίδειξη εργαστηριακών τεχνικών χαρακτηρισμού διαθέσιμων στο ερευνητικό Εργαστήριο Επιστήμης Επιφανειών του Τμήματος.
Σειρά τεστ για παράδοση κατά τη διάρκεια του εξαμήνου και τελική γραπτή εξέταση σε ερωτήσεις/προβλήματα κρίσεως επί της κατανόησης των διδαχθέντων θεμάτων με ανοικτά βιβλία και σημειώσεις (40% του τελικού βαθμού). Εκπόνηση, με καθοδήγηση του διδάσκοντα, συνθετικής βιβλιογραφικής εργασίας ~25 σελίδων σε θέμα που σχετίζεται με το μάθημα και τυχόν ειδικά ενδιαφέροντα κάθε φοιτητή (60% του τελικού βαθμού).