PřF:F8120 Optika tenkých vrstev - Informace o předmětu

F8120 Optika tenkých vrstev

Rozsah

2/1/0. 3 kr. Ukončení: k.
Vyučováno kontaktně

Vyučující

prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc. (přednášející)
Mgr. Daniel Franta, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Jiří Vohánka, Ph.D. (cvičící)

Garance

prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc.
Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta

Předpoklady

Absolvování předmětu Kmity, vlny , optika.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.

Cíle předmětu

Optika tenkých vrstev patří k základním disciplinám fyziky tenkých vrstev. Výsledky dosažené v jejím rámci nacházejí uplatnění v základním výzkumu i praxi. Hlavní cíle této přenášky jsou následující:
1) Vyložit principy fenomenologické teorie optiky tenkých vrstev na základě teorie elektromagnetického pole.
2) Aplikovat tyto principy při formulaci vztahů pro měřitelné optické veličiny, tj. odrazivost, propustnost a elipsometrické veličiny, popisující systémy tenkých vrstev, které odpovídají modelu ideálního systému nevykazujícího žádné poruchy.
3) Vyložit využití těchto teoretických vztahů pro analýzu vrstevnatých systémů odpovídajících ideálnímu modelu, tj. presentovat nejužívanější metody optické analýzy u nejčastěji se vyskytujících systémů tenkých vrstev, které umožňují určit hodnoty jejich optických parametrů.
4) Aplikovat teoretické vztahy v rámci optické syntézy tenkých vrstev, vysvětlit metody pro navrhování vrstevnatých systémů s požadovanými optickými vlastnostmi.
5) Vyložit vliv nejdůležitějších poruch na optické veličiny vrstevnatých systémů na základě teoretických postupů vyplývajících z teorie elektromagnetického pole, tj. věnovat pozornost hlavně vlivu drsnosti rozhraní, přechodových mezivrstev, objemových nehomogenit a neuniformity na hodnoty optických veličin různých vrstevnatých systémů.
6) Vysvětlit vliv poruch na optickou analýzu a syntézu tenkých vrstev, tj. presentovat teoretické metody umožňující vzít v úvahu existenci poruch v těchto disciplínách optiky tenkých vrstev.
7) Provést přehled využití metod optiky tenkých vrstev v praxi, tj. presentovat využití poznatků této vědní discipliny v aplikovaném výzkumu, optickém průmyslu, mikroelektronice, optoelektronice, polovodičovém průmyslu atd.
Absolventi této přednášky získají poznatky z optiky tenkých vrstev, které jim umožní provádět analýzu a syntézu systémů tenkých vrstev vyskytujících se v praxi na standardní úrovni požadované v různých institucích základního a aplikovaného výzkumu stejně jako na pracovištích průmyslových podniků. Získané poznatky jim také umožní pokračovat ve studiu a výzkumu v oblasti optiky tenkých vrstev a tím se stát specialisty v tomto pro praxi velmi důležitém oboru fyziky.

Výstupy z učení

Studenti budou umět:
1) Vyložit principy fenomenologické teorie optiky tenkých vrstev na základě teorie elektromagnetického pole.
2) Aplikovat tyto principy při formulaci vztahů pro měřitelné optické veličiny, tj. odrazivost, propustnost a elipsometrické veličiny, popisující systémy tenkých vrstev, které odpovídají modelu ideálního systému nevykazujícího žádné poruchy.
3) Vyložit využití těchto teoretických vztahů pro analýzu vrstevnatých systémů odpovídajících ideálnímu modelu, tj. presentovat nejužívanější metody optické analýzy u nejčastěji se vyskytujících systémů tenkých vrstev, které umožňují určit hodnoty jejich optických parametrů.
4) Aplikovat teoretické vztahy v rámci optické syntézy tenkých vrstev, vysvětlit metody pro navrhování vrstevnatých systémů s požadovanými optickými vlastnostmi.
5) Vyložit vliv nejdůležitějších poruch na optické veličiny vrstevnatých systémů na základě teoretických postupů vyplývajících z teorie elektromagnetického pole, tj. věnovat pozornost hlavně vlivu drsnosti rozhraní, přechodových mezivrstev, objemových nehomogenit a neuniformity na hodnoty optických veličin různých vrstevnatých systémů.
6) Vysvětlit vliv poruch na optickou analýzu a syntézu tenkých vrstev, tj. presentovat teoretické metody umožňující vzít v úvahu existenci poruch v těchto disciplínách optiky tenkých vrstev.
7) Provést přehled využití metod optiky tenkých vrstev v praxi, tj. presentovat využití poznatků této vědní discipliny v aplikovaném výzkumu, optickém průmyslu, mikroelektronice, optoelektronice, polovodičovém průmyslu atd.

Osnova

• 1) Matematický (ideální) model systémů tenkých vrstev vhodný pro klasickou (fenomenologickou) teorii optiky tenkých vrstev.
• 2) Odvození vztahů pro optické veličiny vrstevnatých systémů pomocí modelu vícepaprskové interference světla uvnitř vrstev tvořících tyto systémy.
• 3) Odvození vztahů pro optické veličiny vrstevnatých systémů pomocí maticového přístupu.
• 4) Příklady výpočtu odrazivosti a propustnosti vybraných vrstevnatých systémů používaných v praxi.
• 5) Metody optické analýzy systémů tenkých vrstev umožňující určovat hodnoty optických parametrů charakterizujících tyto systémy. Ilustrace těchto metod na vybraných vrtevnatých systémech.
• 6) Metody optické syntézy tenkých vrstev. Příklady konkrétních postupů u vybraných systémů (např u antireflexních pokrytí, transmisních monochromatických filtrů, laserových zrcadel atd).
• 7) Vliv některých poruch na hodnoty optických veličin systémů tenkých vrstev, tj. vliv drsnosti rozhraní, vliv sloupcové struktury, vliv přechodových mezivrstev a vliv neuniformity na tyto hodnoty.
• 8) Vliv těchto poruch na postupy používané v optické syntéze tenkých vrstev
• 9) Aplikace metod optiky tenkých vrstev v aplikovaném výzkumu, optickém průmyslu, optoelektronice a polovodičovém průmyslu.
• 10) Planární optika (vedení světla v tenkých vrstvách působících jako světlovody).

Literatura

• Z. Knittl, Optics of thin films, John Wiley and Sons, Ltd, London, 1976
• L. Ward, The Optical Constants of Bulk Materials and Films, IOP Publishing, Ltd, Bristol and Philadelphia, 1994
• A. Vašíček, Optika tenkých vrstev, NČSAV, Praha, 1956

Výukové metody

Přednáška.

Metody hodnocení

Předmět bude zakončen zápočtem.

Další komentáře

Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Výuka probíhá každý týden.
S.

• Statistika zápisu (jaro 2025, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2025/F8120