KHOA HỌC BỀ MẶT VÀ MÀNG MỎNG
Giảng viên
Giới thiệu khóa học
Dưới đây là Kế hoạch học tập 15 tuần môn "Khoa học bề mặt và màng mỏng", được thiết kế cho sinh viên ngành Vật lý, Kỹ thuật vật liệu, Công nghệ nano hoặc Khoa học ứng dụng.
TÓM TẮT GIỚI THIỆU MÔN HỌC
Môn "Khoa học bề mặt và màng mỏng" tập trung nghiên cứu các hiện tượng vật lý và hóa học xảy ra tại bề mặt vật liệu và trong các lớp màng mỏng có độ dày từ vài nanomet đến vài micromet. Nội dung học giúp sinh viên hiểu rõ vai trò của bề mặt và màng mỏng trong các ứng dụng như điện tử, quang học, xúc tác, công nghệ bán dẫn, vật liệu nano, và kỹ thuật phủ mỏng.
Môn học cung cấp kiến thức về cấu trúc, năng lượng, quá trình hấp phụ, tương tác bề mặt, cũng như các kỹ thuật chế tạo và phân tích màng mỏng hiện đại.
Chú thích: Đây là môn học nền tảng để ứng dụng trong công nghệ vật liệu mới, điện tử nano và khoa học ứng dụng bề mặt.
MỤC TIÊU MÔN HỌC
Hiểu rõ đặc tính của bề mặt vật liệu: Cấu trúc nguyên tử, năng lượng bề mặt, các hiệu ứng đặc trưng.
Nắm được cơ chế hình thành và ứng xử của màng mỏng: Bao gồm tính chất cơ học, điện, quang và từ.
Thành thạo các phương pháp chế tạo màng mỏng: Như bay hơi nhiệt, phún xạ, CVD, ALD...
Sử dụng được các kỹ thuật phân tích bề mặt: AFM, SEM, TEM, XPS, AES, ellipsometry…
Liên hệ giữa cấu trúc – tính chất – ứng dụng của màng mỏng trong công nghiệp và nghiên cứu.
KIẾN THỨC TIÊN QUYẾT
Kiến thức cơ bản về vật lý chất rắn, hóa học vật liệu và cơ học lượng tử.
Hiểu nguyên lý các hiện tượng tương tác phân tử, điện từ, năng lượng liên kết.
Kỹ năng đọc tài liệu tiếng Anh chuyên ngành (có nhiều thuật ngữ kỹ thuật).
KẾ HOẠCH HỌC TẬP 15 TUẦN
| Tuần | Nội dung học tập | Mục tiêu cụ thể / Ghi chú |
|---|---|---|
| Tuần 1 | Giới thiệu khoa học bề mặt và màng mỏng | Khái niệm, tầm quan trọng, phạm vi ứng dụng. |
| Tuần 2 | Cấu trúc và năng lượng bề mặt | Tìm hiểu cấu trúc tinh thể tại bề mặt, năng lượng bề mặt, hiệu ứng tái cấu trúc. |
| Tuần 3 | Hấp phụ vật lý và hóa học trên bề mặt | Các loại hấp phụ, đồng hấp phụ, đẳng nhiệt hấp phụ, mô hình Langmuir, BET. |
| Tuần 4 | Hiện tượng mao dẫn và hiệu ứng bề mặt | Lực mao dẫn, lực van der Waals, hiệu ứng thấm ướt, góc tiếp xúc. |
| Tuần 5 | Các phương pháp phân tích bề mặt hiện đại | AFM, STM, XPS, AES, LEED – nguyên lý và ứng dụng. |
| Tuần 6 | Khái quát về màng mỏng – khái niệm, phân loại | Màng đơn lớp, đa lớp, gradient – theo độ dày, vật liệu và cấu trúc. |
| Tuần 7 | Kỹ thuật bay hơi vật lý (PVD): bay hơi nhiệt, phún xạ, cathodic arc | Hiểu nguyên lý và ứng dụng trong công nghệ bán dẫn, phủ bảo vệ. |
| Tuần 8 | Kỹ thuật lắng đọng hóa học (CVD, ALD, MOCVD) | So sánh các kỹ thuật – ưu nhược điểm – phạm vi sử dụng. |
| Tuần 9 | Tính chất cơ học, điện và quang học của màng mỏng | Ảnh hưởng bởi độ dày, lớp đệm, ứng suất, tán xạ. |
| Tuần 10 | Phân tích cấu trúc và độ dày màng mỏng | Dùng ellipsometry, XRD, TEM, stylus profiler để đo đạc. |
| Tuần 11 | Ứng dụng màng mỏng trong điện tử, cảm biến, pin mặt trời | Case studies thực tế: OLED, cảm biến khí, tế bào quang điện. |
| Tuần 12 | Ảnh hưởng của bề mặt đến xúc tác và phản ứng hóa học | Vai trò xúc tác dị thể, diện tích bề mặt riêng, hoạt tính. |
| Tuần 13 | Kỹ thuật xử lý và biến tính bề mặt | Plasma, chiếu xạ ion, xử lý UV, làm sạch bề mặt. |
| Tuần 14 | Dự án nhóm: Thiết kế quy trình chế tạo và phân tích màng mỏng | Sinh viên xây dựng đề án mô phỏng sản xuất màng mỏng cho ứng dụng cụ thể. |
| Tuần 15 | Tổng kết – Ôn tập – Kiểm tra cuối kỳ | Bài thi lý thuyết kết hợp thực hành / trình bày báo cáo kỹ thuật. |
Ghi chú thêm:
Thực hành / phòng lab (nếu có): Sinh viên nên được tiếp cận thiết bị AFM, SEM hoặc hệ thống CVD mô phỏng.
Đánh giá môn học: Kết hợp giữa kiểm tra lý thuyết, bài tập cá nhân, tiểu luận nhóm hoặc dự án thực tế.
Tài liệu tham khảo khuyên dùng:
“Introduction to Surface Chemistry and Catalysis” – G.A. Somorjai
“Handbook of Thin Film Technology” – Hartmut Frey & Hamid R. Khan
Bạn muốn mình hỗ trợ làm thêm slide bài giảng, tài liệu bài tập, hay mẫu đề thi cuối kỳ cho môn này không?