Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Nanotechnologia (S1)
specjalność: Nanomateriały funkcjonalne
Sylabus przedmiotu Technologia cienkich warstw:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Nanotechnologia | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Technologia cienkich warstw | ||
| Specjalność | Nanomateriały funkcjonalne | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Technologii Chemicznej Nieorganicznej i Inżynierii Środowiska | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Dariusz Moszyński <Dariusz.Moszynski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Urszula Narkiewicz <Urszula.Narkiewicz@zut.edu.pl>, Rafal Pelka <Rafal.Pelka@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 2,0 | ECTS (formy) | 2,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawowe wiadomości z fizyki, chemii fizycznej, fizyki ciała stałego, elektrotechniki i elektroniki. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Poznanie technik otrzymywania cienkich warstw z materiałów organicznych i nieorganicznych oraz metod pomiaru grubości i analizy morfologii ich powierzchni. |
| C-2 | Zapoznanie studentów z aparaturą pomiarową i preparacyjną stosowaną przy otrzymywaniu cienkich warstw. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Analiza spektralna absorpcji i odbicia światła cienkich warstw metalicznych w zakresie grubości od dziesiatek nm do mikrometra. | 3 |
| T-L-2 | Określenie zależności grubości cienkich warstw polimerowych otrzymywanych metodą spin-coating od lepkości roztworu i prędkości kątowej podłoża. | 3 |
| T-L-3 | Wyznaczanie grubości warstwy dielektryka (SiO2) na płytkach krzemowych metodą pomiaru pojemności. | 3 |
| T-L-4 | Proces pasywacji do wytwarzania cienkich warstw na różnych metalach i określenie ich stopnia twardości. | 2 |
| T-L-5 | Badania cienkich warstw metodą spektroskopii Ramana, spektroskopii elektronowych XPS, AES. | 2 |
| T-L-6 | Cienkie warstwy otrzymywane metodą foto- i termopolimeryzacji. | 2 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Określenie tematyki wykładów, warunków i sposobów zaliczeń przedmiotu. | 1 |
| T-W-2 | Metody otrzymywania cienkich warstw z materiałów nieorganicznych, organicznych i metali: Naparowywanie próżniowe: - konwencjonalne termiczne naparowanie próżniowe; - naparowywanie wywołane strumieniem elektronów; - epitaksja wiązką molekularną; - reaktywne naparowywanie. | 4 |
| T-W-3 | Metody otrzymywania cienkich warstw z materiałów nieorganicznych, organicznych i metali: Procesy wyładowania jarzeniowego: - rozpylanie jonowe, katodowe; - procesy plazmowe. | 4 |
| T-W-4 | Metody otrzymywania cienkich warstw z materiałów nieorganicznych, organicznych i metali: Procesy chemiczne z fazy gazowej: - osadzanie chemiczne z fazy gazowej; - procesy formowane termicznie (oksydacja, azotowanie i polimeryzacja). | 4 |
| T-W-5 | Metody otrzymywania cienkich warstw z materiałów nieorganicznych, organicznych i metali: Procesy chemiczne z fazy ciekłej, - procesy elektrolityczne; - powlekanie elektrolityczne i anodyzowanie; - techniki nanoszenia mechanicznego; - rozpylanie natryskowe; - poprzez wylanie z roztworu na stacjonarne podłoże (drop-casting); - poprzez wylanie z roztworu na wirujące podłoże (spin-coating); - poprzez zanurzenie i wyciągnięcie z roztworu (dipping); - metoda Langmuir-Blodgett; - warstwa na warstwę z polielektrolitów poprzez oddziaływanie elektrostatyczne - fotolitografia, miękka litografia, nanolitografia; - metoda drukowania atramentowego (ink-jet printing). | 7 |
| T-W-6 | Kryteria wyboru odpowiedniej techniki do specyficznych zastosowań: - elementy elektroniczne (półprzewodniki, metale i przewodniki organiczne, dielektryki i materiały izolacyjne) i wyświetlacze (ciekłokrystaliczne, elektroluminescencyjne, fluorescencyjne i elektrochromowe); - warstwy optyczne (antyodbiciowe, interferencyjne, materiały o różnym współczynniku załamania) w szerokim zakresie spektralnym (od UV do podczerwieni); - cienkie filmy do zapisu informacji (optyczne i magnetyczne); - warstwy antystatyczne. | 6 |
| T-W-7 | Przegląd metod pomiarowych grubości oraz kontroli morfologii powierzchni cienkich warstw. | 4 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-L-2 | przygotowanie do ćwiczeń | 8 |
| A-L-3 | przygotwanie do zaliczeń | 5 |
| A-L-4 | zaliczenia | 2 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| 30 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | wykład informacyjny |
| M-2 | ćwiczenia laboratoryjne |
| M-3 | seminarium |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: kolokwia |
| S-2 | Ocena formująca: ocena aktywności podczas seminariów i ćwiczeń |
| S-3 | Ocena formująca: ocena ze sprawozdania |
| S-4 | Ocena podsumowująca: kolokwium i elaborat |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nano_1A_D1-02_W01 Student ma wiedzę z zakresu budowy materii oraz mechanizmów procesów chemicznych i ich wykorzystania przy wytwarzaniu nowoczesnych materiałów w postaci cienkich warstw. Student ma także podstawową wiedzę dotyczącą cyklu życia materiałów oraz zasad funkcjonowania i użytkowania aparatury, urządzeń i systemów wykorzystujących metody technologii chemicznej i fizyki technicznej, w szczególności w ramach nanotechnologii. | Nano_1A_W04, Nano_1A_W10 | — | — | C-1, C-2 | T-W-1, T-W-6, T-W-4, T-W-7, T-W-2, T-W-3, T-W-5 | M-1 | S-4 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nano_1A_D1-02_U01 Student potrafi rozpoznać zagadnienia fizyczne i chemiczne występujące zarówno w zjawiskach naturalnych jak i procesach technologicznych oraz wykorzystywać eksperymentalne i teoretyczne metody badań fizykochemicznych do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich w zakresie technologii otrzymywania cienkich warstw. Student potrafi zaprojektować dla zadanych parametrów prosty proces technologiczny otrzymywania cienkich warstw oraz ocenić jego poprawność przy użyciu właściwych metod, technik i urządzeń. Poprzez analizę istniejącego procesu student potrafi zaproponować jego modernizacje, prowadzące do poprawy wskaźników ekonomicznych i środowiskowych. | Nano_1A_U09, Nano_1A_U16, Nano_1A_U17 | — | — | C-1, C-2 | T-L-3, T-L-4, T-L-2, T-L-1, T-L-6, T-L-5 | M-3, M-2 | S-2, S-4, S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nano_1A_D1-02_K01 Student rozumie potrzebę podnoszenia swoich kwalifikacji, rozumie konieczność nieustannej adaptacji swojej wiedzy i umiejętności do zmian zachodzących w technice i nanotechnologii, potrafi organizować proces zdobywania wiedzy przez inne osoby oraz zachęcać je do pracy samodzielnej. Student ma świadomość pozatechnicznych konsekwencji zastosowania nanotechnologi i nanomateriałow ze szczególnym uwzględnieniem wpływu na środowisko i organizm człowieka, rozumie wagę odpowiedzialności za podejmowane decyzje. | Nano_1A_K01, Nano_1A_K02 | — | — | C-1, C-2 | T-W-1, T-W-6, T-W-4, T-W-7, T-W-2, T-W-3, T-W-5 | M-1, M-3, M-2 | S-2, S-4, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| Nano_1A_D1-02_W01 Student ma wiedzę z zakresu budowy materii oraz mechanizmów procesów chemicznych i ich wykorzystania przy wytwarzaniu nowoczesnych materiałów w postaci cienkich warstw. Student ma także podstawową wiedzę dotyczącą cyklu życia materiałów oraz zasad funkcjonowania i użytkowania aparatury, urządzeń i systemów wykorzystujących metody technologii chemicznej i fizyki technicznej, w szczególności w ramach nanotechnologii. | 2,0 | |
| 3,0 | Student ma wiedzę na temat metod otrzymywania cienkich warstw z materiałów nieorganicznych, organicznych i metali. Wiedza ta w odniesieniu do treści programowych przedmiotu jest na poziomie 60%. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| Nano_1A_D1-02_U01 Student potrafi rozpoznać zagadnienia fizyczne i chemiczne występujące zarówno w zjawiskach naturalnych jak i procesach technologicznych oraz wykorzystywać eksperymentalne i teoretyczne metody badań fizykochemicznych do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich w zakresie technologii otrzymywania cienkich warstw. Student potrafi zaprojektować dla zadanych parametrów prosty proces technologiczny otrzymywania cienkich warstw oraz ocenić jego poprawność przy użyciu właściwych metod, technik i urządzeń. Poprzez analizę istniejącego procesu student potrafi zaproponować jego modernizacje, prowadzące do poprawy wskaźników ekonomicznych i środowiskowych. | 2,0 | |
| 3,0 | Student posiada umiejętności związane z metodami otrzymywania cienkich warstw z materiałów nieorganicznych, organicznych i metali. Umiejętności te w odniesieniu do treści programowych przedmiotu są na poziomie 60%. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| Nano_1A_D1-02_K01 Student rozumie potrzebę podnoszenia swoich kwalifikacji, rozumie konieczność nieustannej adaptacji swojej wiedzy i umiejętności do zmian zachodzących w technice i nanotechnologii, potrafi organizować proces zdobywania wiedzy przez inne osoby oraz zachęcać je do pracy samodzielnej. Student ma świadomość pozatechnicznych konsekwencji zastosowania nanotechnologi i nanomateriałow ze szczególnym uwzględnieniem wpływu na środowisko i organizm człowieka, rozumie wagę odpowiedzialności za podejmowane decyzje. | 2,0 | |
| 3,0 | Student ma świadomość pozatechnicznych konsekwencji zastosowania nanotechnologi i nanomateriałow ze szczególnym uwzględnieniem wpływu na środowisko i organizm człowieka, rozumie wagę odpowiedzialności za podejmowane decyzje. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Seshan K. (Ed.), Handbook of Thin-Film Deposition Processes and Techniques, Noyes Publications, New York, 2002
- Ulman A., An Introduction to Organic Thin Films, Academic Press, San Diego, 1991
- Petty M. C., An Introduction to Langmuir-Blodgett Films, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1996
Literatura dodatkowa
- Richardson T. H., Functional Organic and Polymeric Materials, Ed., Wiley, Chichester, 2000
- Jones W., Organic Molecular Solids: Properties and Applications, CRC Press Inc., 1997