ΦΥΣΙΚΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΔΟΜΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ

Ειδικού Υποβάθρου

Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού

Το μάθημα προσφέρεται και σε φοιτητές προγραμμάτων ανταλλαγής.

Στο πλαίσιο του μαθήματος «Φυσική των Νανοδομών & Επιφανειών» οι φοιτητές/τριες αναμένεται: 1. Να κατανοήσουν τις διαφορές των ηλεκτρονικών ιδιοτήτων υλικών όγκου, επιφανειών και νανουλικών 2. Να εξοικειωθούν με τις σύγχρονες μεθόδους ανάπτυξης και χαρακτηρισμού επιφανειών, λεπτών υμενίων και νανοδομών 3. Να εξοικειωθούν με τις μεθόδους κατασκευής διατάξεων νανοδομών 4. Να συνδέσουν τη θεωρία με την ερευνητική πρακτική μέσα από παραδείγματα της διεθνούς βιβλιογραφίας

Περιεχόμενο μαθήματος - Εισαγωγή στις επιφάνειες και τις νανοδομές. Βασικές αρχές και κλίμακες μεγέθους των υλικών. Κατηγορίες νανοδομών και διαφορές από τα υλικά όγκου. Ενδεικτικές εφαρμογές νανοδομών (υδρόφοβες, βιομιμητικές και νανοδομημένες επιφάνειες, φαινόμενα μεγέθους, κβαντικός περιορισμός). Bottom-up και Top-Down προσεγγίσεις για την ανάπτυξη νανοδομών και επιφανειών. Εφαρμογές της Νανοτεχνολογίας - Θερμοδυναμική και ηλεκτρονικές ιδιότητες των επιφανειών: ενεργειακό κόστος για τη δημιουργία νέων επιφανειών, επιφανειακή τάση και ενέργεια, συνάρτηση έργου, ηλεκτρονική συγγένεια, επιφανειακές καταστάσεις. Επιφανειακή συμμετρία και αναδόμηση επιφανειών. Ασκήσεις, προβλήματα. - Επιφανειακή διάχυση και προσρόφηση. Ασκήσεις, προβλήματα. - Λεπτά υμένια και διεπιφάνειες ημιαγωγών, πλεγματική παραμόρφωση και αναντιστοιχία. Εφαρμογές κβαντικού περιορισμού: κβαντικά πηγάδια. Ασκήσεις, προβλήματα. - Συνθήκες (υπερ)υψηλού κενού για την ανάπτυξη και τον χαρακτηρισμό νανοδομών και καθαρών επιφανειών. Χαρακτηριστικά του (υπερ)υψηλού κενού, στοιχεία κινητικής θεωρίας, και μηχανισμοί ανάπτυξης νανοδομών. Συστήματα κενού, είδη αντλιών και μετρητών κενού, επιλογή υλικών. - Καθαρές επιφάνειες και η σημασία τους. Μέθοδοι καθαρισμού επιφανειών/δημιουργίας καθαρών επιφανειών. Φωτολιθογραφία και οι τρέχουσες εξελίξεις της για την κατασκευή νανοδομών με την τεχνολογία top-down. - Καθαροί Χώροι (Clean Rooms) & Βασικοί κανόνες και πρωτόκολλα λειτουργίας τους. Υποδομές ανάπτυξης και παραγωγής νανο-υλικών. Διαδικασίες και Διασφάλιση ποιότητας και αξιοπιστίας σε περιβάλλοντα ανάπτυξης νανο-υλικών υψηλής ακρίβειας. - Διεργασίες και τεχνολογίες ανάπτυξης νανοδομών και επιφανειών με την προσέγγιση Bottom-Up. Μέθοδοι Ανάπτυξης Λεπτών Υμενίων με Φυσική Εναπόθεση Ατμών. Μέθοδοι Εξάχνωσης (θερμική εξάχνωση, εξάχνωση δέσμης ηλεκτρονίων, τεχνολογία των διατάξεων εξάχνωσης), Sputtering (rf & dc sputtering, magnetron sputtering, reactive sputtering). Μέθοδοι Ανάπτυξης Λεπτών Υμενίων με εναπόθεση δέσμης ιόντων και εναπόθεσης υποβοηθούμενης από δέσμη ιόντων, γεωμετρία και τεχνολογία πλάσματος και δεσμών ιόντων, Μοριακή Επιταξία (συνθήκες μοριακής επιταξίας, δέσμες ιόντων και κυψέλες Knudsen) - Τεχνικές χαρακτηρισμού επιφανειών και νανοδομών: χημική σύσταση (Auger Electron Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy, Secondary Ion Mass Spectroscopy, micro X-Ray Fluorescence Spectroscopy). Δομή της επιφάνειας και έλεγχος της ανάπτυξης μονοστρωματικών υμενίων (Low-Energy Electron Diffraction, Reflection High-Energy Electron Diffraction) - Ακτινοβολία σύγχροτρον και τεχνικές χαρακτηρισμού υλικών: μη-καταστρεπτική ταυτοποίηση της νανοδομής (Extended X-ray Absorption Fine Structure-XAFS and Surface-XAFS) και τεχνικές χαρακτηρισμού της ηλεκτρονικής δομής (Near Edge XAFS, UV Photoelectron Spectroscopy-UPS, Angular Resolved UPS). - Οργανικά Ηλεκτρονικά. Αρχές λειτουργίας οργανικών ημιαγωγών. Εφαρμογές σε οργανικές φωτοβολταϊκές διατάξεις (OPVs), OLEDs, OFETs. Καινοτομίες σε υλικά και διεργασίες για ευέλικτα και χαμηλού κόστους Οργανικά Ηλεκτρονικά. Διαδικασίες Εκτύπωσης για την ανάπτυξη νανο-υλικών από εργαστηριακή σε παραγωγική κλίμακα. Τεχνικές και μέθοδοι μέτρησης και παρατήρησης των λεπτών υμενίων και νανο-στρώσεων από εργαστηριακή σε παραγωγική κλίμακα. - Εγκαταστάσεις εναπόθεσης οργανικών ηλεκτρονικών μεγάλης κλίμακος και roll-to-roll. Εφαρμογές της Νανοτεχνολογίας στην ενέργεια (φωτοβολταϊκά, μπαταρίες, συστήματα αποθήκευσης),την υγεία (νανοαισθητήρες, βιοαισθητήρες, βιοϊατρικές επικαλύψεις, συστήματα ελεγχόμενης αποδέσμευσης), το περιβάλλον (καθαρισμός νερού, αισθητήρες ρύπανσης, πράσινες Τεχνολογίες), τη βιομηχανία (εύκαμπτα ηλεκτρονικά, ασθητήρες, επικαλύψεις υψηλής αντοχής) τον αγροδιατροφικό τομέα (αγριβολταϊκά, αισθητήρες, OLED φωτισμός, τα έξυπνα ενεργειακά κτίρια, τις Μεταφορές. Internet of Things.

επιφάνειες, λεπτά υμένια, νανοδομή, πυρηνοποίηση, μέθοδοι ανάπτυξης, χαρακτηρισμός Υλικών, , υπερ-υψηλό κενό, λιθογραφία

07-10-2025