OPISY KURSÓW. 2 ZZU * Semestralna liczba godzin ZZU* Forma zaliczenia zaliczenie Punkty ECTS 2 Liczba godzin

Transkrypt

1 OPISY KURSÓW Kod kursu: ETD 5070 Nazwa kursu: Optoelekronika II Język wykładowy: polski Forma kursu Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Tygodniowa liczba godzin 2 ZZU * Semestralna liczba godzin ZZU* Forma zaliczenia zaliczenie Punkty ECTS 2 Liczba godzin 70 CNPS Poziom kursu (podstawowy/zaawansowany): studia I stopnia stacjonarne, zaawansowany Wymagania wstępne: Wykład i laboratorium - Półprzewodniki Dielektryki i Magnetyki, wykład - Mikroelektronika, laboratorium - Przyrządy Półprzewodnikowe, wykład - Optoelektronika 1, znajomość programów inŝynierskich, bierna znajomość języka angielskiego. Imiona i nazwiska oraz tytuły/stopnie członków zespołu dydaktycznego: Marek Tłaczała dr inŝ. hab., Ryszard Korbutowicz dr inŝ. Bogdan Paszkiewicz dr inŝ., Regina Paszkiewicz dr inŝ. hab. Damian Pucicki dr inŝ., Damian Radziewicz dr inŝ. Beata Ściana dr inŝ., Iwona Zborowska-Lindert dr inŝ. Rok: III Semestr: 5 Typ kursu (obowiązkowy/wybieralny): obowiązkowy Cele zajęć (efekty kształcenia): Cel kursu: ugruntowanie i praktyczne wykorzystanie wiedzy z zakresu podstawowych treści kształcenia (fizyka, technika obliczeniowa i symulacyjna) oraz kierunkowych treści kształcenia (inŝynieria materiałowa, konstrukcja urządzeń, elementy elektroniczne, optoelektronika, podstawy telekomunikacji). Efekty kształcenia: rozumienie zjawisk i procesów fizycznych zachodzących w półprzewodnikach oraz opisujących budowę i zasadę działania przyrządów optoelektronicznych, samodzielna realizacja zadań projektowych i technologicznych w zakresie optoelektroniki i telekomunikacji ze szczególnym uwzględnieniem specyficznych właściwości i wymagań związków półprzewodnikowych AIIIBV, umiejętność zastosowania odpowiednich programów symulacyjnych do wspomagania prac projektowych i inŝynierskich, przetwarzanie i dokumentowanie wyników obliczeń i symulacji, umiejętność samodzielnego wyszukiwania niezbędnych informacji i zaprezentowania określonego problemu naukowo, czy inŝynierskiego przy zastosowaniu nowoczesnych technik teleinformatycznych. 1

2 Forma nauczania (tradycyjna/zdalna): tradycyjna Projekt zawartość tematyczna: Przed przystąpieniem do głównego zadania projektowego studenci realizują następujące zadania wstępne: 1. Samodzielne opracowanie zagadnień dotyczących nowych zjawisk fizycznych, materiałów, technologii i konstrukcji przyrządowych, stosowanych w nowoczesnych systemach optoelektronicznych. Większość zagadnień stanowi poszerzenie wiedzy zdobytej na wykładach i laboratoriach w zakresie w/w podstawowych i kierunkowych treści kształcenia. Przedstawienie opracowanych zagadnień ma formę prezentacji ustnej przed całą grupą projektową, wspomaganej przygotowaną prezentacją multimedialną. 2. Zapoznanie z programem do symulacji elementów optoelektronicznych (np. SimWindows v ) takich jak emitery promieniowania, fotodetektory, ogniwa słoneczne, fototranzystory. Celem tej części kursu jest zapoznanie studentów ze środowiskiem i moŝliwościami programu symulacyjnego (np. SimWindows v ) oraz zasadami tworzenia plików przyrządowych róŝnych elementów optoelektronicznych. Następnie studenci realizują główne zdanie projektowe obejmujące zaprojektowanie konkretnego elementu optoelektronicznego, wybranego samodzielnie przez studentów na podstawie przeglądu czasopism naukowych i technicznych oraz wyszukanych w Internecie lub zaproponowanego przez osobę prowadzącą kurs. Do zadań szczegółowych w tej części projektu nale- Ŝy: 1. Zaprojektowanie struktury epitaksjalnej elementu optoelektronicznego (materiał, poziom domieszkowania, grubości poszczególnych warstw), pod kątem konkretnego zastosowania praktycznego. Wszystkie parametry konstrukcyjno-materiałowe muszą wynikać z obliczeń teoretycznych, wykorzystujących zaleŝności opisujące zasadę działania i parametry uŝytkowe projektowanego elementu. 2. Optymalizacja zaproponowanej struktury punktem wyjścia są wstępne wyniki symulacji komputerowej pracy danego elementu (zastosowanie programu SimWindows v ). 3. Propozycja technologii wykonania struktury przyrządowej zaprojektowanego i zoptymalizowanego elementu optoelektronicznego (epitaksja, uproszczony projekt masek fotolitograficznych, technologia warstw dielektrycznych i metalicznych, pomiary międzyoperacyjne i testy końcowe). Realizacja tego zdania stanowi ugruntowanie i poszerzenie wiedzy z zakresu technologii przyrządowej, bazującej na półprzewodnikowych związkach AIIIBV. Literatura podstawowa: 1. J.I. Pankove, Zjawiska optyczne w półprzewodnikach, WNT 1984, 2. B. Mroziewicz, M. Bugajski, W. Nakwaski, Lasery półprzewodnikowe, WNT 1985, 3. J.E. Midwinder, Y.L. Guo, Optoelektronika i technika światłowodowa, WKŁ 1995, 4. J. Piotrowski, A. Rogalski, Półprzewodnikowe detektory podczerwieni, WNT 1985, 5. Z. Bielecki, A. Rogalski, Detekcja sygnałów optycznych, WNT 2001, 6. A. Smoliński, Optoelektronika światłowodowa, WKŁ 1985, 7. J. Siuzdak, Wstęp do współczesnej telekomunikacji światłowodowej, WKŁ 1997, 8. C.H. Gooch, Przyrządy elektroluminescyjne ze złączem p-n, WNT, 1977, 9. M. Tłaczała, Epitaksja MOVPE w technologii heterostruktur związków AIIIBV, Oficyna Wydawnicza PWr., 2002, Literatura uzupełniająca: 1. J. Hennel, Podstawy elektroniki półprzewodnikowej, WNT 1986, 2. J. Godlewski, Generacja i detekcja promieniowania optycznego, PWN 1997, 3. M. Marciniak, Łączność światłowodowa. WKŁ 1998, 4. G. Einarsson, Podstawy telekomunikacji światłowodowej, WKŁ 1998, 2

3 5. M. Selim Ünlü, Resonant cavity enhanced photonic devices, J. Appl. Phys. 78 (2), 1995, s , 6. B.F. Levine, Quantum-well infrared photodetectors, J. Appl. Phys. 74 (8), 1993, s.r1-81, 7. B.F. Levine i in., Photoexcited escape probability, optical gain, and noise in quantum well infrared photodetectors, J. Appl. Phys. 72 (9), 1992, s , 8. E. Fred Schubert, Doping in III-V semiconductors, Cambridge University Press 1993, 9. B. Ściana, praca doktorska, ITM PWr., 2000, 10. W.Z. Okraszewski, praca dyplomowa, ITM PWr., 2002, 11. D. Gaworska, praca dyplomowa, ITM PWr., 2002, 12. G. Góralik, praca dyplomowa, ITM PWr., 2003, 13. Bazy danych Biblioteka Główna PWr. e-czasopisma i inne, 14. Materiały pomocnicze i literatura: Wszystkie materiały niezbędne do realizacji projektu znajdują się na stronie internetowej Wydziałowego Zakładu Mikroelektroniki i Nanotechnologii pod hasłem DYDAKTYKA ( dodatkowe informacje do samodzielnego wyszukania w Internecie. Warunki zaliczenia: Pisemne opracowanie głównego zadania projektowego i ustna obrona projektu, przy pozytywnym zaliczeniu zadań wstępnych. * - w zaleŝności od systemu studiów 3

4 DESCRIPTION OF THE COURSES Course code: ETD 5070 Course title: Optoelectronics II Language of the lecturer: Polish Course form Lecture Classes Laboratory Project Seminar Number of hours/week* 2 Number of hours/semester* Form of the course completion credit ECTS credits 2 Total Student s 70 Workload Level of the course (basic/advanced): First-cycle studies, mode of study: full-time studies, advanced Prerequisites: Course (lecture and laboratory) Dielectrics, Semiconductors and Magnetic Materials, lecture Microelectronics, Semiconductors Devices laboratory, lecture Optoelectronics I, engineering programs knowledge, passive knowledge of English. Name, first name and degree of the lecturer/supervisor: Marek Tłaczała, PhD, DSc, Prof. Names, first names and degrees of the team s members: Ryszard Korbutowicz, PhD; Bogdan Paszkiewicz, PhD; Regina Paszkiewicz, PhD, DSc; Damian Pucicki, PhD; Damian Radziewicz, PhD; Beata Ściana, PhD; Iwona Zborowska-Lindert, PhD Year: III Semester: 5 Type of the course (obligatory/optional): obligatory Aims of the course (effects of the course): Aim of course: consolidation and practical application of knowledge of basic scope of education (physics, calculation and modeling techniques) and principal subjects of education (materials science, devices construction, electronics elements, optoelectronics, bases of telecommunication) Effects of training: understanding of phenomena and physical processes occurred in semiconductors and describing construction and principles of functioning of optoelectronic devices, independent implementation of projects and technological tasks in the scope of optoelectronics and telecommunication with special consideration of specific properties and requirements of AIIIBV semiconductor compounds, skills of appropriate simulation programs application for supporting projects and engineering tasks, processing and providing documentation of simulations and calculation results, independent retrieval of essential information and presentation of determined scientific or engineering problems using modern teleinformation technologies. Form of the teaching (traditional/e-learning): traditional Course description: 4

5 Before setting about main project task students have to accomplish initial tasks like: 3. Independent preparation of issues related with new physical phenomena, materials, technologies and devices constructions applied in modern optoelectronics systems. Most of problems are extending parts of knowledge obtained during lectures and laboratories in the field of basic and the principal subjects of education. Presentation of prepared issues has a form of oral presentation in the front of all project group members, presentation is supported by multimedia show. 4. Acquaintance with computer program dedicated to modeling of optoelectronics devices (ie. SimWindows v ) like radiance emitters, photodetectors, solar cells, phototransistors. The aim of this part of course is acquaintance of students with environment and possibilities of simulation program (ie. SimWindows v ) and principles of creating devices files of various types of optoelectronic elements. Further students are realizing main project tasks which contain project of specific optoelectronic device, which is chosen independently by each student during review of scientific and technical journals and retrieval in Internet or proposed by the teacher. To the detailed task in this part of project contains: 1. Project of epitaxial structure of optoelectronic device (material, doping concentration, thicknesses of each layer) according to the specific practical application. All construction-material parameters have to rise from theoretical calculations which use dependences that describe principles of functioning and parameters of projected device. 2. Optimization of proposed structure the basic point are tentative results of computer simulations of particular device (application of SimWindows v ) 3. Proposition of device structure technology of projected and optimized optoelectronic device (epitaxy, simplified project of photolithographic masks, technology of dielectric and metallic layers, interoperation measurements and final tests). Accomplishment of this task assure consolidation and extending of knowledge in the field devices technology based on semiconductor AIIIBV compounds. Basic literature: 1. J.I. Pankove, Zjawiska optyczne w półprzewodnikach (Optic phenomena in semiconductors), WNT 1984, 2. B. Mroziewicz, M. Bugajski, W. Nakwaski, Lasery półprzewodnikowe (Semiconductor lasers), WNT 1985, 3. J.E. Midwinder, Y.L. Guo, Optoelektronika i technika światłowodowa (Optoelectronics and fiber optics techniques), WKŁ 1995, 4. J. Piotrowski, A. Rogalski, Półprzewodnikowe detektory podczerwieni (Semiconductor detectors of infrared), WNT 1985, 5. Z. Bielecki, A. Rogalski, Detekcja sygnałów optycznych (Detection of optical signals), WNT 2001, 6. A. Smoliński, Optoelektronika światłowodowa (Fiber optics optoelectronics), WKŁ 1985, 7. J. Siuzdak, Wstęp do współczesnej telekomunikacji światłowodowej (Introduction to the modern optical fibers telecommunications), WKŁ 1997, 8. C.H. Gooch, Przyrządy elektroluminescyjne ze złączem p-n (Electroluminescence devices with p-n junction), WNT, 1977, 9. M. Tłaczała, Epitaksja MOVPE w technologii heterostruktur związków AIIIBV (MOVPE epitaxy in heterostructure technology of AIIIBV compounds) Oficyna Wydawnicza PWr., 2002, Additional literature: 1. J. Hennel, Podstawy elektroniki półprzewodnikowej, WNT 1986, 2. J. Godlewski, Generacja i detekcja promieniowania optycznego, PWN 1997, 5

6 3. M. Marciniak, Łączność światłowodowa. WKŁ 1998, 4. G. Einarsson, Podstawy telekomunikacji światłowodowej, WKŁ 1998, 5. M. Selim Ünlü, Resonant cavity enhanced photonic devices, J. Appl. Phys. 78 (2), 1995, s , 6. B.F. Levine, Quantum-well infrared photodetectors, J. Appl. Phys. 74 (8), 1993, s.r1-r81, 7. B.F. Levine i in., Photoexcited escape probability, optical gain, and noise in quantum well infrared photodetectors, J. Appl. Phys. 72 (9), 1992, s , 8. E. Fred Schubert, Doping in III-V semiconductors, Cambridge University Press 1993, 9. B. Ściana, praca doktorska, ITM PWr., 2000, 10. W.Z. Okraszewski, praca dyplomowa, ITM PWr., 2002, 11. D. Gaworska, praca dyplomowa, ITM PWr., 2002, 12. G. Góralik, praca dyplomowa, ITM PWr., 2003, 13. Bazy danych Biblioteka Główna PWr. e-czasopisma i inne, 14. Supporting materials and literature: All materials which are required to the project realization are at website of Division of Microelectrnics and Nanotechnlogy - DYDAKTYKA ( additional information could be found on Internet. Conditions of the course acceptance/credition: Written draw up of project task and oral defence of project (after getting credits for initial tasks). * - depending on a system of studies 6