F8120 Optika tenkých vrstev

Přírodovědecká fakulta
jaro 2011 - akreditace
Rozsah
2/1/0. 3 kr. Ukončení: z.
Vyučující
prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc. (přednášející)
Mgr. Daniel Franta, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Jan Janča, DrSc.
Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc.
Předpoklady
Absolvování předmětu Kmity, vlny , optika.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
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.
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.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2001, jaro 2003, jaro 2005, jaro 2007, jaro 2009, jaro 2011, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2015, jaro 2017, jaro 2019, jaro 2021, jaro 2023, jaro 2025.