Subiecte CS

Laborator Profil pozitie Subiect Detaliere

10 Feroelectricitate,feroelectrici si

detectie piroelectrica

Teoria termodinamica a tranzitiilor

de faza

Energia libera

Tranzitii de ordinul 1

Tranzitii de ordinul 2

Detectie piroelectrica Ecuatia de transfer termic si Solutia

pentru variatia de temperature

Raspunsul in curent

Raspunsul in tensiune

Masuratori de capacitate Dependenta de frecventa; mecanisme

de polarizare in dielectrici; constanta

dielectrica complexa

Dependenta de tensiune; tunabilitate

dielectrica

Variatia capacitatii cu grosimea;

modelul “stratului mort”

Mecansime de conductie in

dielectrici si feroelectrici

Mecanisme controlate de interfata

Mecanisme controlate de volum

Hopping

Depuneri de straturi subtiri Pulverizare RF

Sol-gel

PLD

10 Materiale oxidice pentru

electronica, oxizi transparenti,

structuri pentru FET

Elipsometrie spectroscopica Principii de baza

Marimi optice care se pot extrage din

masuratori elipsometrice

Alte marimi care se pot estima prin

simularea rezultatelor elipsometrice

Structuri MOS sau MIS Diagrama de benzi si marimi specific

(potential built-in, camp electric,

capacitate)

Caracteristica C-V a unei diode MOS

sau MIS, eventual MFS

Tranzistor cu efect de camp;

caracteristici de curent; ferroelectric-

FET ca celula de memorie (principiu

de functionare)

Masuratori de capacitate Dependenta de frecventa; mecanisme

de polarizare in dielectrici; constanta

dielectrica complexa

Dependenta de tensiune; tunabilitate

dielectrica

Variatia capacitatii cu grosimea;

modelul “stratului mort”

Mecansime de conductie in

dielectrici si feroelectrici

Mecanisme controlate de interfata

Mecanisme controlate de volum

Hopping

Depuneri de straturi subtiri Pulverizare RF

Sol-gel

PLD

10 Defecte in semiconductori,

carcaterizare electrica materiale si

structuri semiconductoare si/sau

dielectrice

Nivele locale in semiconductori Fenomene de emisie, captura,

generare si recombinare (Statistica

Schockley-Read-Hall)

Caracteristici defecte electric active

Efecte macroscopice cauzate de

defecte electric active in diode p+ - n

(in stare stationara)

Metoda Curentilor termostimulati Ecuatiile de continuitate in cazul

unui singur nivel de captura,

dependenta de temperatura a

curentului TSC in cazul unui nivel de

captura putin adanc, de electroni

respectiv de goluri

Dependenta de temperatura a

curentului TSC in cazul unui nivel

adanc de generare-recombinare

Determinarea concentratiei defectelor

in functie de modul de umplere al

acestora, inclusive optic, si de tipul

structurii masurate (tip rezistenta sau

dioda)

Spectroscopia de nivele adanci Procedura experimentala, ecuatii de

continuitate, capacitatea transienta in

functie de tipul de puls si tipul de

captura (de electroni sau de goluri)

Spectrul DLTS, determinare

concentratie defecte, energii de

activare si sectiuni de captura

aparente

Procedee experimentale de masurare

directa a sectiunilor de captura (puls

simplu, dublu, optic)

Masuratori de capacitate Dependenta de frecventa; mecanisme

de polarizare in dielectrici; constanta

dielectrica complexa

Dependenta de tensiune; tunabilitate

dielectrica

Variatia capacitatii cu grosimea;

modelul “stratului mort”

Mecansime de conductie in

dielectrici si feroelectrici

Mecanisme controlate de interfata

Mecanisme controlate de volum

Hopping

10 Nanostructuri functionale Semiconductori a) Densitatea de purtatori in

semiconductori intrinseci

b) Dopaj. Densitatea de purtatori in

semiconductori extrinseci

c) Nivelul Fermi in materiale

semiconductoare

Jonctiuni semiconductoare Jonctiunea p-n

Jonctiunea metal

semiconductor.Contactul Schottky

Transportul electric in jonctiuni

semiconductoare

Tranzistori Structuri MOS

Tranzistor cu efect de camp (FET)

Metode de fabricare FET

Forme de magnetism Diamagnetism si paramagnetism

Interactia de schimb si

feromagnetismul

Anizotropie magnetica

Mecanisme de conductie in

semiconductori de banda larga

Emisia termionica

Curenti limitati de sarcina spatiala

Hopping

10 Sinteza si caracterizarea

compusilor organometalici pentru

optoelectronica

Legaturi chimice in semiconductori

pe baza de compusi organometalici.

Legaturi van der Waals; covalente.

Tipuri de hibridizari.

Formarea excitonilor

Procese fotofizice in materiale

organometalice

Principiul Frank-Condon

Fluorescenta si fosforescenta.

Procese de transfer de sarcina.

Mecanisme de conductie electrica in Emisia termionica

semiconductori organici Curenti limitati de sarcina spatiala

Hopping

Generarea radiatiei optice in structuri

de tip OLED.

Fenomenul de electroluminescenta

versus fotoluminescenta.

Structuri OLED de tip multistrat

Metode de fabricare a OLED-urilor.

Metode de caracterizare prin

spectroscopie optica aplicate

structurilor OLED.

Spectroscopia de absorbtie si emisie

Spectroscopia vibrationala: FT-IR,

Raman.

Proprietati fotofizice.

20 Fenomene electronice locale si

interactiuni magnetice in materia

condensata

Structura locala si interactii hiperfine

studiate prin spectroscopie

Mossbauer

a) Interactii hiperfine si modul in

care se manifesta structura locala

asupra acestora

b) Configuratii de spin si structura

locala

c) Studiul interactiilor hiperfine cu

ajutorul spectroscopiei Mossbauer

Fenomene electronice locale si

difuzie interatomica la suprafata /

interfata nanostructurilor studiate

prin spectroscopie Mossbauer cu

electroni de conversie si tehnici

complementare

a) Compozitie de faza la suprafata si

difuzie atomica interfaciala

b) Tehnici de spectroscopie

Mossbauer cu electroni de conversie

(CEMS)

c) Fenomene locale cu selectivitate in

adancime studiate prin tehnici CEMS

si metode complementare

(spectroscopie XPS)

Notiuni generale de magnetism.

Diamagnetism si paramagnetism.

Magnetometrie clasica.

a) Notiuni generale de magnetism

b) Diamagnetism si paramagnetism

c) Magnetometrie VSM

Interactiuni si ordonare magnetica a) Interactiunea de schimb si de

superschimb

b) Forme de magnetism ordonat

(feromagnetism, ferimagnetism,

antiferomagnetism)

c) Metode de caracterizare a

magnetismului ordonat:

magnetometrie SQUID

Anizotropie si textura magnetica.

Metode vectoriale de caracterizare.

a) Tipuri de anizotropii magnetice

b) Textura magnetica

c) Facilitati de magnetometrie

vectoriala bazate pe efectul Kerr

magneto-optic

20 Preparari si caracterizari de

material supraconductoare, oxidice

si intermetalice

Supraconductibilitatea a) definitie, tip I si II

b) efectul Meisner (vortexuri

Abrikosov)

c) materiale si structuri cristaline

(material de tip 1, 2)

Aspecte introductive in teoria

supraconductibilitatii

a) teoria BCS

b) teoria Ginzburg-Landau

c) parametrii fi

camp critic 1, 2, termodinamic,

energie de suprafata N-S)

Parametrii critici si functionali a) retea vortex si pining; curenti

critici, Hirr, Hc2

b) dinamica de vortex si retea de

vortex

c) masuratori ale parametrilor critici

(R(T,H), m (H, T, t), I-V)

Procesarea materialelor corp solid

compozite

a) alegerea conditiilor de procesare –

principii: diagrame de faza, etc

b) difuzia

c) microscopie (tipuri, principii) si

controlul tehnologic al

microstructurii: example

Spark Plasma Sintering a) sinterizarea : aspecte generale

teoretice

b) sinterizare prin SPS: specific si

procese deosebite, avantaje,

dezavantaje, aplicabilitate la diferite

clase de materiale

c) instalatie SPS: utilizare, specific,

rezultate si exemple

30 Știința suprafețelor Noțiuni fundamentale de fizică

atomică Postulatele mecanicii cuantice

Postulatul întâi. Stări cuantice.

Observabile, operatori. Principiul de

corespondență.

Postulatul măsurătorii. Probabilitatea

de a obține o anumită valoare în

urma unei măsurători.

Evoluția în timp a stării. Ecuația

Schrödinger. Cazul hamiltonianului

independent de timp.

Sisteme de particule identice.

Postulatul simetrizării (simetria

funcțiilor de undă). Fermioni și

bosoni

Tratarea cuantică a atomului de

hidrogen

Particula în câmp central. Separarea

variabilelor. Set de comutatori care

comută: {H, L2, Lz}; funcții și valori

proprii.

Ecuația radială, funcții proprii,

cuantificarea energiei.

Tabelul periodic al elementelor.

Atomi multielectronici

Principiul variațional. Metoda

câmpului self-consistent. Ecuația

Hartree.

Asimetria funcției de undă. Ecuația

Hartree-Fock.

Metode de aproximație. Ecuația

Thomas-Fermi.

Energii de legătură în ioni pozitivi și

negativi.

Interacțiunea sistemelor atomice cu

radiația. Absorbția de raze X Teoria perturbațiilor independente

de timp

Perturbații staționare, cazul

nedegenerat.

Perturbații staționare, cazul

degenerat.

Efectele Zeeman și Stark.

Teoria perturbațiilor dependente

de timp

Perturbații dependente de timp.

Regula de aur a lui Fermi.

Incertitudinea timp-energie

Interacțiunea radiației

electromagnetice cu sistemele

atomice. Coeficienți Einstein.

Absorbția de raze X

Secțiunea eficace de absorbție

atomică. Limite de absorbție.

Variații ale coeficientului de

absorbție în vecinătatea limitei. Zona

discretă și continuă. Spectroscopia

NEXAFS.

Structura fină extinsă a limitei de

absorbție de raze X. Spectroscopia

EXAFS.

Noțiuni fundamentale de fizica

solidului Structura cristalină a solidelor

Rețeaua cristialină. Rețele Bravais.

Sisteme cristaline.

Rețeaua reciprocă. Difracția de raze

X.

Zone Brillouin.

Structura electronică a corpului

solid

Aproximația electronilor liberi.

Densitatea de stări. Funcția de

distribuție. Concentrația de electroni

și energia totală a gazului de

elecroni.

Aproximația electronilor cuasiliberi.

Funcții Bloch. Zone Brillouin. Benzi

energetice. Masa efectivă.

Aproximația electronilor strâns

legați. Zone Brillouin. Benzi

energetice.

Clasificarea solidelor în metale,

semiconductori și izolatori.

Semiconductori dopați. Concentrații

de purtători, poziția nivelului Fermi.

Fenomene de transport în corpul

solid

Ecuația cinetică Boltzmann.

Conducția electrică în metale.

Heterostructuri metal-semiconductor.

Joncțiunea p-n.

Dispozitive fotovoltaice.

Spectroscopii de electroni: XPS și

AES Spectroscopia de fotoelectroni

(XPS)

Spectroscopia XPS, principii

generale.

Analiza elementală.

Senzitivitatea chimică.

Senzitivitatea la suprafață.

Curburi de bandă la contactul metal-

semiconductor. Aplicarea metodei

XPS pentru determinarea curburii de

bandă

Sateliți în spectrele XPS

Spectroscopia de electroni Auger

Efectul Auger

Metoda AES. Comparație cu metoda

XPS

Determinarea structurii de benzi a

corpului solid. Metoda ARUPS

Legea de dispersie în aproximația

electronilor liberi

Legea de dispersie în aproximația

electronilor cuasiliberi. Masa efectivă

Legea de dispersie în aproximația

electronilor strâns legați. Zone

Brillouin

Sisteme 2D. Grafene

Principiile metodei ARUPS

Metode structurale și morfologice în

corpul solid Difracția de electroni

Noțiuni generale privind fenomenele

de difracție. Impulsul transferat de

rețeaua cristalină.

Difracția de electroni lenți (LEED).

Difracția de electroni rapizi prin

reflexie (RHEED).

Reconstrucții de suprafață.

Difracția de fotoelectroni (XPD)

Microscopia de baleiaj cu efect

tunel (STM)

Tunelarea unei bariere de potențial.

Coeficienți de transmisie și reflexie

Principiul de funcționare al uni STM

Spectroscopia cu efect tunel (STS)

Microscopia de forță atomică

(AFM)

Principiul de funcționare al unui

AFM. Moduri de operare (contact,

noncontact, semicontact)

Metode derivate: MFM, EFM, PFM

30 Fizica Teoretica: Fizica sistemelor

mezoscopice si fenomene de

transport in materiale 2D

Efectul Hall cuantic

Formalismul Landauer-Buttiker

pentru transport.

Calculul rezistentei Hall intr-un

montaj cu 4 fire.

Realizare experimentala a efectului

Hall cuantic intreg in gazul de

electroni bidimensional.

Fizica grafenei Modelul tight-binding.

Calculul benzilor de energie la

reteaua hexagonala (grafena).

Determinarea experimentala a masei

efective a electronilor in grafena.

Efecte ale campului magnetic Cuantificarea Landau (nivele

Landau).

Nivele Landau in reteaua hexagonal

(grafena).

Observarea experimentala a nivelelor

Landau relativiste.

Materiale 2D Izolatori topologici (model teoretic

Kane-Mele).

Confirmare experimentala.

Efectul Hall cuantic de spin.

Fenomene de interferenta cuantica Efectul Aharonov-Bohm (descriere

generala).

Realizare experimentala.

Model matematic

30 Nanocristale de Ge/Si imersate in

matrice oxidica; nanomateriale si

nanostructuri; defecte in camp de

stress

Prepararea si de morfologia

structurilor de capacitor MOS pe

baza de nanocristale de Ge pentru

aplicatii de memorii nevolatile

Procese electronice in capacitorul

MOS ideal;

Prepararea structurilor de capacitor

MOS cu trei straturi pe baza de Ge in

HfO2: depunere prin pulverizare cu

magnetron si tratament termic pentru

nanostructurarea Ge;

Corelarea morfologiei structurilor cu

conditiile de preparare.

Proprietati de stocare de sarcina in

structuri de capacitor MOS cu trei

straturi pe baza de nanocristale de Ge

imersate in HfO2

Procese electronice in capacitorul

MOS neideal (sarcini fixe si mobile

in oxid, histerezis);

Studiul experimental al proprietatilor

de memorie ale structurilor: masurari

capacitate-tensiune, capacitate-

frecventa si capacitate-timp

(retentie);

Studiul influentei morfologiei

structurii asupra caracteristicilor de

memorie: dimensiunea si densitatea

si pozitia fata de substrat ale

nanocristalelor de Ge.

Proprietatile de fotoconductie ale

straturilor nanostructurate de Ge-

TiO2

Transport electric la intuneric si sub

lumina;

Prepararea straturilor de nanocristale

de Ge imersate in TiO2: depunere

prin pulverizare cu magnetron si

tratament termic pentru

nanostructurarea Ge;

Corelarea proprietatilor de

fotoconductie cu morfologia.

Defecte induse prin iradierea cu ioni

de I de 28 Mev in monocristale de Si

Crerarea de defecte prin iradiere;

Evidentierea experimentala a

defectelor: metoda curentilor

termostimulati fara camp electric

aplicat;

Determinarea parametrilor centrilor

de captura prin modelarea curbelor;

Modificarea parametrilor defectelor

de iradiere in camp de stress: Bi in Si

Metoda curentilor termostimulati

fara camp electric aplicat; teorie si

experiment;

Influenta stresului produs de ionii de

Bi stopati in reteaua cristalina a Si

asupra parametrilor centrilor de

captura.

Comparatie cu rezultatele obtinute pe

probele irradiate cu ioni de I de

aceeasi energie (28 MeV).

40 Proprietatile optice si structurale

ale calcogenidelor si materialelor

compozitelor pe baza de

nanotuburi de carbon si

nanoparticule calcogenice

Structura atomilor si tabelul periodic;

Legatura chimica

1) Structura atomilor

2) Legaturile chimice si fizice:

Legatura ionica; Legatura covalenta;

Legatura metalica; Legatura de

hidrogen; Interactia van der Waals

3) Hibridiarea sp3, sp2 si sp

Structura si proprietatile optice ale

calcogenidelor

1) Structuri cristaline: Aranjamente

periodice de atomi; -Tipuri

fundamentale de retele; Pozitia si

orientarea planelor in cristale

2) Proprietatile luminescente ale

materialelor calcogenice

3) Proprietatile vibrationale –

spectroscopia Raman

Metode de studiu al retelelor

periodice folosind difractia de raze X

1) Notiuni teoretice privind difractia

pe cristale : Legea lui Bragg, Metoda

Laue; Deducerea lui Laue pentru

amplitudinea undei imprastiate;

Reteaua reciproca; Constructia

Ewald; Zonele Brillouin

2) Modul de operare al

difractometrelor de raze X - Metoda

pulberilor si a filmelor subtiri

3) Difractia razelor X pe materialele

calcogenice

Depuneri de straturi subtiri pe baza

de calcogenide

1) PLD

2) Evaporarea termica

3)Metoda Langmuir Blodgett

Caracteriarea optica a calcogenidelor 1) Principiul de functionare al unui

microscop electronic cu baleiaj si

caracteriarea calcogenidelor prin

SEM

2) Principiul de functionare al unui

microscop de forta atomica si

caracterizarea calcogenidelor prin

AFM

3) Spectroscopia de absorbtie UV-

VIS

50 Sinteza si caracterizarea de

nanostructuri semiconductoare si

izolatoare.

Sinteza si proprietatile optice ale

filmelor subtiri.

Legatura ionica.

Aspecte generale privind prepararea

filmelor subtiri prin metode chimice

– Exemplificari: reactii chimice

implicate in sinteza ZnO prin metoda

sol-gel, depunerea din baie chimica,

electrodepunerea si depunerea

autocatalitica.

Informatii furnizate de spectroscopia

optica – Metode de investigare.

Notiuni fundamentale despre

structura moleculara.

Atomi: Structura atomului.

Orbitali moleculari hibridizati.

Legaturi duble si triple.

Nivele de energie ale orbitalilor

moleculari.

Legaturi chimice; identificarea

gruparilor functionale.

Legatura covalenta – legaturi σ,

legaturi σ (pp) si .

Teoria electronica a legaturilor

chimice, legatura coordinativa,

polaritatea legaturilor covalente,

efectul inductiv.

Spectroscopia in infrarosu.

Notiuni de cristalografie. Reteaua cristalina. Elementele de

baza: vectori de translatie; celula

primitiva; tipuri de retele;

elemente de simetrie.

Difractia de raze X pe un cristal ca

reflexie pe planele cristaline. Relatia

Bragg.

Factorul de structura.

Notiuni de baza de spectroscopie

RES.

Defecte punctuale in reteaua

cristalina.

Hamiltonianul de Spin. Tipuri de

interactiuni si modul in care

afecteaza spectrele RES.

Fenomenul de rezonanta electronica

de spin (RES). Domeniul de aplicatii

si informatii obtinute cu

spectroscopia RES.

50 Microscopie electronica Difractia electronilor in cristale Reteaua cristalina. Elementele de

baza: vectori de translatie; celula

primitive; tipuri de retele; elemente

de simetrie

Teoria cinematica a difractiei de

electroni

Defecte structurale (vacante,

interstitiali, dislocatii, defecte

planare)

Difractograme de electroni si imagini

in microscopia electronica prin

transmisie

Reteaua cristalina: Reteaua reciproca

Geometria difractogramelor de

electroni: monocristal, policristal,

indexarea difractogramelor de

electroni

Formarea imaginii in TEM:

asemanari si deosebiri intre modurile

de lucru CTEM, HRTEM si STEM

Notiuni de microscopie electronica

prin transmisie conventionala

Atomi: Structura atomului

Contrastul de difractie in microscopia

electronica prin transmisie

Tehnici de preparare a probelor in

microscopia electronica

Notiuni de microscopie electronica

analitica de inalta rezolutie

Atomi: Atomul de hidrogen

Contrastul de faza si contrastul de

masa in microscopia electronica prin

transmisie

Tehnici analitice in microscopia

electronica: EELS

Notiuni de microscopie electronica

analitica cu baleiaj

Atomi: Tabelul periodic, straturi de

electroni, regulile lui Hund

Microscopia electronica cu baleiaj:

principiul de functionare si tipuri de

contrast

Tehnici analitice in microscopia

electronica: EDS

50 Nanostructuri bioactive Notiuni de magnetism 1 a. Notiuni generale de magnetism

(camp magnetic, inductie magnetica,

susceptibilitate si permeabilitate

magnetica, magnetizare, spin)

b. Modele curbe de incalzire pentru

fluide magnetice in campuri

magnetice variabile

c. Determinarea SAR din datele

experimentale

Semiconductori si fotocataliza a. Densitatea de puratori in

semiconductori intrinseci

b. Dopaj. Densitatea de purtatori in

semiconductori extrinseci

c. Procese fotocatalitice pe suprafata

nanomaterialelor semiconductoare

Notiuni de cristalografie a. Elementele de baza: vectori de

translatie; celula primitive; tipuri de

retele; elemente de simetrie

b. Reteaua reciproca

c. Defecte structurale (vacante,

interstitiali, dislocatii)

Proprietati coloidale ale

nanomaterialelor

a. Stabilitatea coloidala a

nanomaterialelor

b. Potentialul Zeta

c. Marimea hidrodinamica

Notiuni de magnetism 2 a. Metode de determinare a

proprietatilor magnetice ale materiei

condensate – Principii fizice de

functionare VSM, SQUID

b. Puterea disipata intr-un ferofluid in

camp magnetic variabil

c. Forme de magnetism:

diamagnetism si paramagnetism

70 Pozitie CS in laboratorul acreditat

pentru analiza chimica a

materialelor avansate

Legatura chimica 1.Structura atomului

2.Legaturi puternice interatomice

(covalenta, ionica, metalica)

3.Legaturi slabe intermoleculare (van

der Waals, de hidrogen)

Echlibrul chimic in sisteme diverse 1.Echilibre acido-bazice (constante

de aciditate, bazicitate, relatia

Henderson)

2.Echilibre redox (constanta de

echilibru redox, relatia Nernst)

3.Exemple de reactii redox

Sinteze de materiale si compusi

oxidici semiconductori

Diagrame de faza

Echilibre in sisteme solid-gaz, solid-

lichid, solid-solid.

Exemple de tehnici experimentale

Noțiuni fundamentale de fizica

solidului

1.Structura cristalină a solidelor:

Rețeaua cristalină; Rețele Bravais.

Sisteme cristaline; Rețeaua

reciprocă. Difracția de raze X; Zone

Brillouin; Oscilațiile rețelei

cristaline. Fononi. Căldura specifică

fononică

2.Structura electronică a corpului

solid: Aproximația electronilor liberi;

Densitatea de stări. Funcția de

distribuție; Concentrația și energia

totală a gazului electronic; Căldura

specifică electronică; Aproximația

electronilor cuasiliberi. Funcții

Bloch; Zone Brillouin; Benzi

energetice; Masa efectivă;

Aproximația electronilor strâns

legați. (Din nou: Zone Brillouin.

Benzi energetice.); Clasificarea

solidelor în metale, semiconductori și

izolatori; Semiconductori dopați;

Concentrații de purtători, poziția

nivelului Fermi

3. Fenomene de transport în corpul

solid: Ecuația cinetică Boltzmann;

Conducția electrică în metale; Efecte

galvanomagnetice (Hall și

magnetorezistență); Heterostructuri

metal-semiconductor; Joncțiunea p-n;

Dispozitive fotovoltaice

Tehnici de analiza fizico-chimica a

suprafetelor:Spectroscopiile XPS şi

AES

1.Spectroscopia de fotoelectroni:

Spectroscopia de fotoelectroni,

principii generale; Analiza

elementală; Senzitivitatea chimică;

Senzitivitatea la suprafaţă

2. Spectroscopia de electroni Auger;

Efectul Auger

3. Metoda AES. Comparaţia cu

metoda XPS