Elektronikai anyagtudomány

1. Bevezetés - tematika és követelmények ismertetése. Az anyag „bottom-up" modell szerinti felépítése. A Bohr-féle, ill. kvantummechanikai atommodellek. Elektronok és atompályák, a kvantumszámok értelmezése. Pauli-elv.

2. Vegyérték, ionizáció és elektronegativitás, az elemek csoportosítása. Atomi szintű kölcsönhatások, kémiai kötések. A kristályrácsok makroszkopikus tulajdonságai. Másodrendű kötések és kölcsönhatások.

3. Kristálytani alapismeretek, Bravais-rács, Miller-indexek, kristályhibák (ponthibák, diszlokációk, rétegződési hibák) és hatásaik a makroszkopikus anyagjellemzőkre.

4. Egykristályok és polikristályok. Amorf anyagok és polimerek (alapvető) tulajdonságai. Ötvözetek szerkezete és termikus viselkedése, állapotábrák, eutektikum, eutektoid, szilárd oldat, intermetallikus vegyület.

5. Az anyagok elektronszerkezete és a sávszerkezet kialakulása. A Fermi-Dirac statisztika és a hőmérséklet hatása, a Fermi-szint. Fémek, félvezetők és szigetelők definíciója és diagramjai, a tiltott sáv. Kvantummechanikai alapok. A Schrödinger-egyenlet és következményei, klasszikus kvantummechanikai effektusok: alagúthatás, ballisztikus vezetés.

6. A fémek tulajdonságai. Vezetés fémekben: Drude-féle fémmodell, Matthiessen-szabály. Hall-effektus. Vezeték és ellenállásanyagok, hőmérsékletfüggés.

7. Fémek mechanikai tulajdonságai, szakítószilárdság, folyáshatár.

8. Félvezető anyagok jellemzői, elemi és vegyület félvezetők. Elektronok, lyukak, töltéshordozók, tömeghatás törvénye. Indirekt és direkt sávszerkezetű félvezetők. Folyamatok a sávok között, generáció és rekombináció. Si egykristály és szelet előállítási technológiák.

9. Félvezetők adalékolása, az adalékolás hatása a sávszerkezetre. A diffúzió és ionimplantáció alapvető fizikai folyamatai és technológiai megvalósítása. A szilícium vegyületeinek (SiO2, Si3N4) tulajdonságai és alkalmazásuk.

10. Szigetelő anyagok villamos tulajdonságai (dielektromos, ferroelektromos, piezoelektromos, piroelektromos anyagok), kerámiák, kompozitok, üvegek, polimerek, műanyagok.

11. Optikai anyagok. A sugárzások fajtái, folytonos és karakterisztikus források. A fotonemisszió típusai, LED-ek, lézerek, termikus források. Alapvető fény-anyag kölcsönhatások.

12. Mágneses anyagok és tulajdonságaik. Ferro, para és diamágneses anyagok. Ferritek. Superparamágnesesség.

13. A geometriai skálázás hatása a makroszkopikus anyagi tulajdonságok megváltozására. Karakterisztikus úthosszak. A kvantum-korlátozottság és hatásai.

14. Kitekintés. Modern anyagrendszerek: nanoanyagok és alkalmazásaik (nanoszenzorok, nanopackaging, nanometrológia).