Περιγραφή θέματος

  • Γενικά

    Νανοτεχνολογία

    Διδάσκων : Ελευθέριος Σκούρας

    Περιγραφή : Το μάθημα της Νανοτεχνολογίας αποσκοπεί στην παρουσίαση και κατανόηση των κύριων λιθογραφικών τεχνικών και  κατασκευαστικών μεθόδων των τεχνολογιών αιχμής της Μικροηλεκτρονικής και της Νανοηλεκτρονικής.  Τα κύρια βήματα κατασκευής ηλεκτρονικών διατάξεων και αισθητήρων παρουσιάζονται με λεπτομερή σχεδιαγράμματα. Ιδιαίτερη έμφαση δίδεται στις κατασκευές ηλιακών κυττάρων και τρανζίστορς υψηλών συχνοτήτων. 

    Μαθησιακοί στόχοι μαθήματος : Η εισαγωγή των φοιτητών στις σύγχρονες μεθόδους κατασκευής ηλεκτρονικών διατάξεων και αισθητήρων της Μικρο-ηλεκτρονικής και της Νανο-ηλεκτρονικής. Λεπτομερής αναφορά στις διεργασίες κατασκευής δημοφιλών ηλεκτρονικών διατάξεων όπως τα τρανζίστορς υψηλών συχνοτήτων και τα ηλιακά κύτταρα. 

    Λέξεις κλειδιά : Νανοηλεκτρονική, Συναρμολογούμενοι καθαροί εργαστηριακοί θάλαμοι, Βαθμός καθαρότητας εργαστηριακών θαλάμων, Οπτική Λιθογραφία, Λιθογραφία Δέσμης Ηλεκτρονίων, Λιθογραφία Νανοεκτύπωσης, X-ray LIGA, Εναπόθεση Μεταλλικών Υμενίων, Υγρή Χημική Εγχάραξη.

  • 1 - Εισαγωγή στη Νανοτεχνολογία

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Ορισμός της Νανοηλεκτρονικής, κατασκευή συναρμολογούμενων καθαρών εργαστηριακών χώρων, βαθμός καθαρότητας εργαστηριακού χώρου, αντιπροσωπευτικές ηλεκτρονικές διατάξεις της Μικροηλεκτρονικής και της Νανοηλεκτρονικής

    Λέξεις κλειδιά :Νανοηλεκτρονική, modular clean rooms, βαθμός καθαρότητας εργαστηριακού χώρου,cleanroom classifications, wet processing stations, Οπτική Λιθογραφία, Electron Beam Evaporation, Rapid Thermal Annealing.

     

  • 2 - Κατασκευή Ωμικών Επαφών Ηλεκτρονικών Διατάξεων

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Περιγραφή των διαδοχικών βημάτων λιθογραφικού επιπέδου που καταλήγει στην εναπόθεση μεταλλικού υμενίου επί ημιαγώγιμου υλικού, κατασκευή ωμικών επαφών ηλεκτρονικών διατάξεων,  προϋποθέσεις  επιτυχούς lift-off, αναλυτικά σχεδιαγράμματα

    Λέξεις κλειδιά : Λιθογραφικό επίπεδο, φωτοευαίσθητο πολυμερές, mask, development, spin coating, lift-off.

     

  • 3 - Ισοτροπική και Ανισοτροπική Υγρή Χημική Εγχάραξη Υλικών.

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Περιγραφή των διαδοχικών βημάτων λιθογραφικού επιπέδου υγρής χημικής εγχάραξης, κύρια συστατικά χημικού διαλύματος για την εγχάραξη υλικού, ορισμοί των εννοιών ρυθμός εγχάραξης υλικού (etch rate), επιλεκτική εγχάραξη (selectivity και ανισοτροπία (anisotropy), αναλυτικά διαγράμματα ροής για την εναπόθεση μεταλλικού υμενίου ή την υγρή χημική εγχάραξη υλικού.

    Λέξεις κλειδιά : Ισοτροπική υγρή χημική εγχάραξη, ανισοτροπική υγρή χημική εγχάραξη, διαμόρφωση επιφάνειας υλικού. inverted pyramids, V-grooves.

     

  • 4 - Μέθοδος Δομικών και Θυσιαζόμενων Υλικών.

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Αναλυτική περιγραφή της κατασκευαστικής μεθόδου των δομικών και θυσιαζόμενων υλικών, λεπτομερή σχεδιαγράμματα για την κατασκευή μίας μικρογέφυρας (microbridge).

    Λέξεις κλειδιά : Structural and sacrificial materials, microbridge fabrication.

     

  • 5 - Εφαρμογές της μεθόδου etch stop layer.

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Μέθοδος etch stop layer, εφαρμογές της μεθόδου, σύνθετες κατασκευές με την μέθοδο των δομικών και θυσιαζόμενων υλικών, hinge fabrication.

    Λέξεις κλειδιά : Etch stop layer technique, orientation dependent chemical etching, composition dependent chemical etching, hinge fabrication.

     

  • 6 - Κύρια βήματα κατασκευής συμβατικών ηλιακών κυττάρων

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Περιγραφή των διαδοχικών ενεργειών για την κατασκευή ενός συμβατικού ηλιακού κυττάρου, διαμόρφωση της επιφάνειας με ορθές ή ανάστροφες πυραμίδες, αντιανακλαστική επιφάνεια, σχηματισμός ομοεπαφής p-n, σχηματισμός ωμικών επαφών, ανόπτηση ωμικών επαφών και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός ηλιακών κυττάρων.

    Λέξεις κλειδιά : Αντιανακλαστική επιφάνεια, θερμική διάχυση δοτών, screen-printing, co-firing, I-V curves.

  • 7 - Κατασκευή emitter wrap-through ηλιακού κυττάρου.

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Περιγραφή των κύριων βημάτων κατασκευής ενός emitter wrap-through ηλιακού κυττάρου, ομοιότητες και διαφορές με την κατασκευή ενός συμβατικού ηλιακού κυττάρου, διαγράμματα ροής των κύριων διεργασιών κατασκευής συμβατικών και EWT ηλιακών κυττάρων, εφαρμογές συστημάτων laser  στην κατασκευή ηλιακών κυττάρων, edge isolation και laser drilling.

    Λέξεις κλειδιά : Emitter wrap-through solar cell, laser drilling.

  • 8 - Κατασκευή MOSFET και Microheater.

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Αναλυτική περιγραφή των διεργασιών για την κατασκευή ενός MOSFET, διαδοχικά βήματα κατασκευής ενός microheater, αναφορά στην τεχνική του back side alignment, αναλυτικά σχεδιαγράμματα.

    Λέξεις κλειδιά : MOSFET, gate fabrication, microheater fabrication, ιοντική εμφύτευση, back side alignment.

     

  • 9 - Κατασκευή πύλης τρανζίστορ με Λιθογραφία Δέσμης Ηλεκτρονίων.

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Περιγραφή των διαδοχικών βημάτων κατασκευής της πύλης ενός τρανζίστορ υψηλών συχνοτήτων, διαδοχικές ομοιόμορφες επικαλύψεις δειγμάτων με υμένια PMMA μικρού και μεγάλου μοριακού βάρους δια περιστροφής.  

    Λέξεις κλειδιά : PMMA, bilayer, electron beam, exposure, T-gate.

     

  • 10 - Κατασκευή MOSFET με την μέθοδο της αυτοευθυγράμμισης.

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Περιγραφή των βασικών διεργασιών για την κατασκευή ενός MOSFET με την μέθοδο της αυτο-ευθυγράμμισης. 

    Λέξεις κλειδιά : Gate foot, gate head, αυτο-ευθυγράμμιση, μήκος πύλης, bonding pads.

     

  • 11 - Τεχνικές διαμόρφωσης επιφάνειας ηλιακών κυττάρων. X-ray LIGA.

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Τεχνικές διαμόρφωσης της επιφάνειας ηλιακών κυττάρων, alkaline etching, μηχανική κατασκευή V-grooves, κατασκευή ημιδιαφανών ηλιακών κυττάρων, T-gates, Chemical Vapour Deposition διηλεκτρικών υλικών όπως SiO2 και Si3N4, θερμική ανάπτυξη διοξειδίου του πυριτίου, conformal και non conformal εναποθέσεις υμενίων, X-ray LIGA, high aspect ratio, smooth side walls. 

    Λέξεις κλειδιά : X-ray LIGA, aspect ratio, θερμική ανάπτυξη οξειδίου, Chemical Vapour Deposition.  

     

  • 12 - Λιθογραφία Νανοεκτύπωσης

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Περιγραφή των διαδοχικών βημάτων εκτύπωσης λιθογραφικού επιπέδου που περιέχει στοιχεία νανομετρικών διαστάσεων,   Λιθογραφία Νανοεκτύπωσης με θερμοπλαστικό υλικό ή φωτοπολυμερές, αναλυτικά διαγράμματα ροής.

    Λέξεις κλειδιά : Λιθογραφία Νανοεκτύπωσης, Embossing, Imprint, Θερμοπλαστικό υλικό, UV-cured φωτοπολυμερές, Cross-linking, Grating.

     

  • 13 - Transmission Line Model.

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Περιγραφή της μεθόδου Transmission Line Model ή TLM για τον υπολογισμό της αντίστασης επαφής μετάλλου –ημιαγωγού, εφαρμογές υγρής χημικής εγχάραξης.

    Λέξεις κλειδιά : Transmission Line Model, Contact resistance.

  • Βιβλιογραφία

    • Gardner Julian W., Μικροαισθητήρες, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.(2000)
    • Elgar Peter, Αισθητήρες μέτρησης και ελέγχου, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.(2003)

    • Ασκήσεις

    • Διαλέξεις