Физика поверхности и тонких плёнок

Введение в физику поверхности
- Основные понятия и определения
- Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- Классификация поверхностей и границ раздела
- Методы исследования поверхности
- Размерные эффекты в наноструктурах
Термодинамика поверхности
- Термодинамические функции поверхности
- Уравнение Гиббса-Томсона
- Поверхностная сегрегация
- Смачивание и адгезия
- Капиллярные явления
- Фазовые переходы на поверхности
Атомная структура поверхности
- Реконструкция поверхности
- Дефекты поверхности: ступени, изломы, вакансии
- Поверхностные фононы
- Релаксация поверхностных слоев
- Морфология поверхности и шероховатость
Электронная структура поверхности
- Поверхностные электронные состояния
- Работа выхода электрона
- Поверхностная зонная структура
- Поверхностные плазмоны
- Квантоворазмерные эффекты
Адсорбция на поверхности
- Физическая и химическая адсорбция
- Изотермы адсорбции
- Кинетика адсорбции и десорбции
- Теория переходного состояния
- Многослойная адсорбция
- Адсорбция на неоднородных поверхностях
Поверхностные химические реакции
- Механизмы поверхностных реакций
- Активация молекул на поверхности
- Катализ на поверхности металлов
- Окисление и коррозия поверхности
- Фотохимические реакции на поверхности
Рост тонких пленок
- Механизмы роста: послойный, островковый, смешанный
- Нуклеация и рост зародышей
- Эпитаксиальный рост
- Кинетика роста пленок
- Дефекты в растущих пленках
- Контроль морфологии при росте
Методы получения тонких пленок
- Физическое осаждение из паровой фазы
- Химическое осаждение из паровой фазы
- Молекулярно-лучевая эпитаксия
- Магнетронное распыление
- Импульсное лазерное осаждение
- Атомно-слоевое осаждение
- Электрохимическое осаждение
Структура тонких пленок
- Кристаллическая структура пленок
- Текстура и ориентация зерен
- Границы зерен в поликристаллических пленках
- Аморфные тонкие пленки
- Многослойные структуры и сверхрешетки
- Напряжения в тонких пленках
Электронные свойства тонких пленок
- Проводимость тонких металлических пленок
- Размерные эффекты в проводимости
- Туннельные явления в тонких диэлектрических пленках
- Полупроводниковые тонкие пленки
- Сверхпроводящие тонкие пленки
- Магнитные тонкие пленки
Оптические свойства тонких пленок
- Оптические константы тонких пленок
- Интерференция в тонких пленках
- Эллипсометрия тонких пленок
- Поглощение и люминесценция
- Плазмонные эффекты в металлических пленках
- Фотонные кристаллы на основе многослойных структур
Механические свойства тонких пленок
- Упругие свойства тонких пленок
- Внутренние напряжения и их релаксация
- Адгезия пленок к подложке
- Твердость и износостойкость
- Трещинообразование в тонких пленках
- Деформация и разрушение пленок
Диффузия в тонких пленках
- Механизмы диффузии в тонких пленках
- Диффузия по границам зерен
- Поверхностная диффузия
- Междиффузия в многослойных структурах
- Реактивная диффузия и фазообразование
- Электромиграция в тонких пленках
Поверхностные фазовые переходы
- Классификация поверхностных фазовых переходов
- Переходы порядок-беспорядок на поверхности
- Смачивающие переходы
- Поверхностное плавление
- Критические явления на поверхности
Квантовые эффекты в тонких пленках
- Квантование в тонких пленках
- Квантовый эффект размера
- Осцилляции де Гааза-ван Альфена в тонких пленках
- Эффект Холла в двумерных системах
- Сверхпроводимость в тонких пленках
- Магнетизм в низкоразмерных системах
Поверхностные плазмоны и поляритоны
- Поверхностные плазмон-поляритоны
- Дисперсионные соотношения
- Возбуждение поверхностных плазмонов
- Локализованные плазмоны в наночастицах
- Плазмонные метаматериалы
- Применения в спектроскопии и сенсорах
Методы исследования поверхности
- Электронная спектроскопия
- Ионная спектроскопия
- Сканирующая зондовая микроскопия
- Дифракционные методы
- Спектроскопия колебаний
- Термодесорбционная спектроскопия
Методы исследования тонких пленок
- Рентгеновская дифрактометрия
- Электронная микроскопия тонких пленок
- Рентгеновская рефлектометрия
- Резерфордовское обратное рассеяние
- Спектроскопические методы анализа состава
- Измерение толщины и профилометрия
Дефекты в тонких пленках
- Точечные дефекты в тонких пленках
- Дислокации в эпитаксиальных пленках
- Границы зерен и их свойства
- Поры и включения
- Влияние дефектов на свойства пленок
- Методы контроля дефектности
Интерфейсы и гетероструктуры
- Металл-полупроводниковые контакты
- Гетеропереходы в полупроводниках
- Барьер Шоттки
- Зонная диаграмма гетероструктур
- Квантовые ямы и сверхрешетки
- Туннельные структуры
Самоорганизация на поверхности
- Самосборка монослоев
- Формирование наноструктур
- Островки Странского-Крастанова
- Квантовые точки
- Самоорганизованные наноструктуры
- Биомиметические поверхности
Трибология тонких пленок
- Трение на атомном уровне
- Смазывающие покрытия
- Износостойкие покрытия
- Суперскольжение
- Молекулярная динамика трения
- Нанотрибология
Коррозия и защитные покрытия
- Механизмы коррозии тонких пленок
- Барьерные покрытия
- Ингибиторы коррозии
- Катодная и анодная защита
- Биокоррозия и биосовместимые покрытия
- Высокотемпературная коррозия
Применения в микроэлектронике
- Тонкие пленки в полупроводниковых приборах
- Диэлектрические пленки в конденсаторах
- Металлизация интегральных схем
- Барьерные слои в микроэлектронике
- Тонкопленочные резисторы
- Пленки для фотолитографии
Применения в оптоэлектронике
- Просветляющие и отражающие покрытия
- Интерференционные фильтры
- Оптические волноводы
- Фотодетекторы на основе тонких пленок
- Светодиоды и лазеры
- Солнечные элементы
Применения в сенсорах
- Газовые сенсоры на основе тонких пленок
- Биосенсоры
- Химические сенсоры
- Оптические сенсоры
- Магнитные сенсоры
- Пьезоэлектрические сенсоры
Применения в энергетике
- Фотовольтаические элементы
- Топливные элементы
- Суперконденсаторы
- Литий-ионные батареи
- Термоэлектрические преобразователи
- Покрытия для атомной энергетики
Биомедицинские применения
- Биосовместимые покрытия
- Антибактериальные поверхности
- Покрытия медицинских имплантатов
- Доставка лекарств через кожу
- Биосенсоры для диагностики
- Тканевая инженерия
Экологические аспекты
- Фотокаталитические покрытия
- Самоочищающиеся поверхности
- Очистка воздуха и воды
- Утилизация отходов производства пленок
- Экологически чистые технологии получения
- Жизненный цикл тонкопленочных материалов
Компьютерное моделирование
- Методы молекулярной динамики
- Метод Монте-Карло для поверхностных процессов
- Квантово-механические расчеты поверхности
- Кинетические модели роста пленок
- Конечно-элементное моделирование напряжений
- Машинное обучение в материаловедении поверхности
Перспективы развития
- Наноматериалы и наноинженерия поверхности
- Атомно-точные технологии
- Квантовые материалы и устройства
- Искусственный интеллект в дизайне материалов
- Биоинспирированные поверхности
- Устойчивые технологии будущего