Detail oboru

Mikroelektronika a technologie

FEKTZkratka: PP-METAk. rok: 2019/2020

Program: Elektrotechnika a komunikační technologie

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 25.7.2007Akreditace do: 31.12.2020

Profil

Studijní obor doktorského studia je zaměřen na přípravu špičkových vědeckých a výzkumných specialistů v nejrůznějších oblastech mikroelektroniky a elektrotechnologie, zejména pak v teorii, návrhu a testování integrovaných obvodů a systémů, v polovodičových prvcich a strukturách, v inteligentních senzorech, v optoelektronice, v elektrotechnických materiálech a výrobních procesech a ve zdrojích elektrické energie.
Cílem je poskytnout ve všech těchto dílčích zaměřeních doktorské vzdělání absolventům vysokoškolského magisterského studia, prohloubit jejich teoretické znalosti, dát jím též potřebné speciální vědomosti i praktické dovednosti a naučit je metodám vědecké práce.

Klíčové výsledky učení

Absolvent umí řešit vědecké a složité technické úlohy v oblasti mikroelektroniky a elektrotechnologie.
Díky kvalitnímu rozvinutému teoretickému vzdělání a specializaci ve vybraném oboru jsou absolventi doktorského studia vyhledáváni jako specialisté v oblasti mikroelektroniky a elektrotechnologie.
Absolventi doktorského studijního programu budou v oblasti mikroelektroniky a elektrotechnologie schopni pracovat jako vědečtí a výzkumní pracovníci v základním či aplikovaném výzkumu, jako specializovaní odborníci vývoje, konstrukce a provozu v různých výzkumných a vývojových institucích, elektrotechnických a elektronických výrobních firmách a společnostech a u výrobců či uživatelů elektrických systémů a zařízení, přičemž zde budou schopni tvůrčím způsobem využívat moderní výpočetní a měřicí techniku.

Profesní profil absolventů s příklady

Absolvent doktorského studia umí řešit vědecké a složité technické úlohy v oblasti mikroelektroniky a elektrotechnologie. Absolvent má obecné znalosti oboru na vysoké teoretické úrovni a jeho speciální znalosti jsou koncentrovány na úzkou oblast, ve které vypracoval svou disertační práci.
Vzhledem k šíři teoretického vzdělání je absolvent schopen se přizpůsobit požadavkům praxe v základním i aplikovaném výzkumu a absolventi doktorského studia jsou vyhledáváni jako specialisté ve všech oblastech mikroelektroniky a elektrotechnologie. Jsou schopni pracovat jako vědečtí a výzkumní pracovníci i jako řídicí pracovníci v základním či aplikovaném výzkumu, jako specializovaní odborníci vývoje, konstrukce a provozu v různých výzkumných a vývojových institucích, elektrotechnických výrobních firmách a u uživatelů elektrických systémů a zařízení, přičemž všude budou schopni tvůrčím způsobem využívat moderní technologii.

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Heterogenní struktury v optických vláknech

    Cílem práce je prostudovat, popsat chování a nalézt vhodné postupy přípravy vláknových rezonančních a modově konverzních makrostruktur s podélnými skokovými i gradientními změnami fázové konstanty šíření. Práce navrhne a optimalizuje struktury pro jejich využitelnost v senzorice. Práce bude využívat technické možnosti stanice pro heterogenní svařování optických vláken a optických objemových dílů a možnosti stanice pro mikroobrábění vláken. Výsledkem práce budou optimalizované vzorky vláknových makrostruktur pro senzoriku a měření a optimalizované postupy jejich přípravy. Literatura: Kayshyap, R.: Fiber Bragg Gratings. AP, San Diego, 1999.ISBN 0-12-400560-8 Othonos, A, Kyriacos, K.: Fiber Bragg Gratings, fundamentaks and applications in telecommunications and sensing. AH, Norwood, 1999. ISBN0-89006-344-3

    Školitel: Urban František, doc. Ing., CSc.

  2. In-situ pozorování povrchových dějů na elektrodách akumulátorů pomocí AFM mikroskopie

    AFM mikroskopie je jedna z vhodných technik k pozorování povrchů elektrod v jejich přirozeném prostředí. Cílem zadání je vypracovat metodiku, která umožní využít tuto mikroskopickou techniku k pozorování dějů, které probíhají v různých typech akumulátorových systémů v různých provozních režimech. Výstupem zadání bude ověření dostupných znalostí o procesech probíhajících v akumulátorech a získání nových poznatků o těchto procesech.

    Školitel: Bača Petr, doc. Ing., Ph.D.

  3. Kompozity na bázi železa se zvýšenou porozitou řízenou polymerním substrátem

    Příprava kovových komponent s různou porozitou vhodných pro implantaci a studium jejich biodegradabilních vlastností ve fyziologickém i enviromentálním prostředí. Cílem je návrh a příprava vzorků kompozitních materiálů a ověření jejich mechanických a chemických vlastností.

    Školitel: Sedlaříková Marie, doc. Ing., CSc.

  4. Mikroelektronické funkční bloky fraktálního řádu

    Práce se zabývá návrhem mikroelektronických bloků filtru fraktálního řádu pomocí aproximace filtrem vyššího celočíselného řádu. Jsou použity aktivní filtry třetího řádu pro vytvoření filtru řádu (1 + alfa), kde alfa je od nuly do jedné. Navržený filtr bude prakticky realizován a změřen.

    Školitel: Musil Vladislav, prof. Ing., CSc.

  5. Nanovláknový žárový anemometr

    Výzkum extrémně citlivých anemometrů pro oblast vysokých teplot s využitím pokročilých materiálů a technologií. Motivací práce je nalezení konstrukce extrémně citlivého anemometru pro prostředí pájecích a vypalovacích procesů. Předpokládané aplikační využití klade vysoké nároky na konstrukční uspořádání senzoru a použité materiály. Součástí práce bude posouzení vlastností navržených konstrukcí a posouzení dalších možných aplikačních oblastí

    Školitel: Háze Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  6. Návrh mikrosystémů využitelných v oblasti chytrých budov

    V práci se student seznámí se současnou problematikou chytrých domácností. Výzkum povede k návrhu nových mikroelektronických obvodů využitelných v těchto systémech v oblasti telemetrii a automatizace budov s ohledem na podpoření přirozených biorytmů člověka. Základní metodou bude měření chromatičnosti dopadajícího záření a následná regulace umělého osvětlení.

    Školitel: Šteffan Pavel, doc. Ing., Ph.D.

  7. Nekonvenční polovodičové struktury pro nízkonapěťové integrované obvody

    Nekonvenční polovodičové struktury pro nízkonapěťové integrované obvody. Teoretický návrh, simulace a experimentální ověření analogových integrovaných obvodů s nízkým napájecím napětím a nízkým příkonem. Výstupem bude verifikovaný návrh proudového conveyoru.

    Školitel: Musil Vladislav, prof. Ing., CSc.

  8. Nová metoda dekodování pro asynchronní delta sigma modulátory

    Součastné motody dekódování signálů z asynchronních delta sigma modulátorů (ADSMs) limitují vstupní dynamický rozsah modulátoru a vyžadují vysoký vzorkovací kmitočet. Cílem práce je navrhnout novou metodu dekódování pro ADSMs. Dále navrhnout ADSMs včetně nové metody dekódování na tranzistorové úrovni v programu Cadence a ověřit dosažené parametry. Na závěr vyhodnotit přínos nové metody.

    Školitel: Kledrowetz Vilém, Ing., Ph.D.

  9. Nové funkční vrstvy solárních článků

    Výzkum a vývoj funkčních vrstev ve struktuře solárních článků, zvyšující absorpci světla a nábojovou separaci. Jedná se o teoretický rozbor, návrh struktury a ověření funkčnosti solárních článků úpravou základní PN struktury solárních křemíkových článků pomocí nových funkčních vrstev vytvořených naprašovacími technologiemi.

    Školitel: Vaněk Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  10. Nové obvodové principy pro návrh analogových obvodů s nízkým příkonem a napájecím napětím

    Využití nových obvodových principů pro návrh analogových obvodů s nízkým příkonem a napájecím napětím. Obvody budou sloužit především v oblasti biomedicíny. Teoretický návrh a experimentální ověření analogových obvodů s nízkým napájecím napětím a nízkým příkonem za použití programu Cadence a technologie TSMC 0.18 um. Výstupem bude verifikovaný návrh proudového conveyoru.

    Školitel: Khateb Fabian, doc. Ing. et Ing., Ph.D. et Ph.D.

  11. Nové 2D materiály v mikroelektronice a senzorice

    V posledních letech se objevilo mnoho nových 2D materiálů jako jsou např. monoelementární materiály (grafen, fosforen, germanen, antimonen) nebo dichalkogenidy přechodných kovů (TMD – MoS2, WS2 a WSe2). Všechny tyto materiály mohou být potenciálně využitelné v mikroelektronice a v senzorice. Cílem práce je výzkum těchto materiálů, vytvoření FET struktury s těmito materiály a jejich charakterizace pro využití v senzorice.

    Školitel: Pekárek Jan, Ing., Ph.D.

  12. Perspektivní technologie pro termoelektrické generátory

    Termoelektrické generátory mohou využívat teplotních gradientů z přírodních zdrojů nebo teplotních gradientů při zpracování odpadního tepla. Tyto tepelné toky jsou hojné, předvídatelné a v omezeném časovém intervalu stabilní takže mohou posloužit jako spolehlivý zdroj energie v mnoha aplikacích. Malé napětí dosažitelné v jednom termoelementu vyžaduje integraci extrémně velkého počtu termočlánků nebo Peltiérových článků v jednom systému a jejich napojení na měniče pracující s extrémně malým napětím. Cílem dizertace bude rozpracovat metody hromadné výroby termoelektrických článků zapojených v serii včetně integrace jednoduchých elektronických obvodů pro jejich řízení. Předpokládá se využití tiskových technologií.

    Školitel: Boušek Jaroslav, prof. Ing., CSc.

  13. Pokročilá obvodová a strukturální řešení nízkonapěťových analogově digitálních převodníků pro energy harvesting a biomedicínské aplikace

    Cílem práce je základní výzkum pokročilých obvodových a strukturálních řešení pro nízkonapěťové analogově digitální převodníky s optimalizovanou spotřebou energie pro energy harvesting a biomedicínské aplikace. Cílové napájecí napětí je v rozmezí 0,5 V až 0,3 V a výkonová spotřeba v řádech nanowattů. Funkčnost a správnost navržené struktury bude popsána a ověřena jak matematicky, tak i simulačně za použití 0,18 µm CMOS technologie od TSMC. Výstupem bude verifikovaný návrh nízkonapěťového převodníku.

    Školitel: Khateb Fabian, doc. Ing. et Ing., Ph.D. et Ph.D.

  14. Rychlé snímání a analýza optických spekter

    Cílem práce je rozbor metod, návrh a realizace opto-elektronického systému přizpůsobeného pro rychlé snímání a anylýzu optických spektrálních vlastností optických a optovláknových senzorických struktur. Práce zhodnotí možnosti a limity standartních metod i netradičních přístupů k snímání optických spekter, navrhne a ověří proveditelná řešení vhodná pro detekci a ananýzu rychlých změn spektra optické mřížky a spektra F-P rezonátoru v použití jako senzorické struktury. Experimentálně budou ověřeny možnosti navržených řešení a zjištěné vlastnosti porovnány s možnostmi standartních difrakčních spektrálních analyzátorů s lineárními CCD detektory. Literatura: Kayshyap, R.: Fiber Bragg Gratings. AP, San Diego, 1999.ISBN 0-12-400560-8 Othonos, A, Kyriacos, K.: Fiber Bragg Gratings, fundamentaks and applications in telecommunications and sensing. AH, Norwood, 1999. ISBN0-89006-344-3

    Školitel: Urban František, doc. Ing., CSc.

  15. Techniky pro návrh operačních zesilovačů s extrémně nízkým napájecím napětím

    Nové techniky pro návrh operačních zesilovačů s extrémně nízkým napájecím napětím. Cílové napájecí napětí je v rozmezí 0,5 V až 0,3 V a výkonová spotřeba v řádech nanowatů. Funkčnost a správnost navržené struktury bude popsána a ověřena jak matematicky, tak i simulačně za použití 0,18 µm CMOS technologie od TSMC. Výstupem bude verifikovaný návrh operačního zesilovače.

    Školitel: Khateb Fabian, doc. Ing. et Ing., Ph.D. et Ph.D.

  16. Techologie pro tištěnou elektroniku

    Tištěná elektronika se velmi rychle rozvíjí a zasahuje do všech oblastí použití elektroniky, protože umožňuje vyrábět elektronická zařízení netradičním způsobem, ve velkém objemu a obvykle s velmi nízkými náklady. Je založena na použití nových, především organických, materiálů a nových nebo adaptovaných metodách tisku. V současné době jsou již dobře rozpracované metody hromadné výroby a vývoj se zaměřuje na návrh zařízení. Cílem dizertace bude rozpracovat metody tisku elektrických senzorů napájených pomocí fotovoltaických a termoelektrických článků včetně integrace jednoduchých elektronických obvodů pro jejich řízení.

    Školitel: Boušek Jaroslav, prof. Ing., CSc.

  17. Vláknové difrakční mřížky s neperiodickými strukturami

    Cílem práce je realizace neperiodických difrakčních struktur v optických vláknech založených na Braggových i Long Period (LP)mřížkách určených pro konstrukci senzorů a prvků upravujících optické spektrum. Práce bude využívat a navrhne úpravy stávajícího maskového expozičního systému a femtosekundového laserového systému výroby vláknových mřížek pro přípravu difrakčních struktur. Experimentálně budou ověřeny možnosti přípravy (LP) neperiodických struktur a zjištěné vlastnosti porovnány s možnostmi Braggových mřížek. V práci se předpokládá vytvoření návrhového modelu pro realizaci neperiodických struktur s žádanými spektrálními vlastnostmi. Budou navrženy, experimentálně ověřeny a porovnány způsoby ovládání vlastností neperiodických mřížek. Literatura: Kayshyap, R.: Fiber Bragg Gratings. AP, San Diego, 1999.ISBN 0-12-400560-8 Othonos, A, Kyriacos, K.: Fiber Bragg Gratings, fundamentaks and applications in telecommunications and sensing. AH, Norwood, 1999. ISBN0-89006-344-3

    Školitel: Urban František, doc. Ing., CSc.

  18. Vliv atmosférických podmínek na nízkých oběžných drahách na elektronické součástky

    Zkoumejte vliv podmínek okolního prostředí na elektronické součástky, které se využívají pro konstrukci satelitních zařízení na nízkých oběžných drahách. Pro tyto účely zkonstruujte testovací komoru, která bude tyto podmínky simulovat. Vyberte sadu základních elektronických součástek, které podrobíte rozsáhlým testům v komoře a vyhodnoťte výsledky těchto testů. Na základě výsledků testování navrhněte metodiku výběru součástek pro kosmické účely.

    Školitel: Háze Jiří, doc. Ing., Ph.D.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DET1Elektrotechnické materiály, materiálové soustavy a výrobní procesycs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DEE1Matematické modelování v elektroenergeticecs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DME1Mikroelektronické systémycs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DRE1Návrh moderních elektronických obvodůcs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DTK1Optimalizační metody a teorie hromadné obsluhycs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DFY1Rozhraní a nanostrukturycs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DTE1Speciální měřicí metodycs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DMA1Statistika. stochastické procesy, operační výzkumcs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DAM1Vybrané kapitoly řídicí technikycs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DVE1Vybrané statě z výkonové elektroniky a elektrických pohonůcs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DBM1Vyšší metody zpracování a analýzy obrazůcs4zimníVolitelný oborovýdrzkne
DJA6Angličtina pro doktorandycs4zimníVolitelný všeobecnýdrzkne
DRIZŘešení inovačních zadánícs2zimníVolitelný všeobecnýdrzkne
DEIZVědecké publikování od A do Zcs2zimníVolitelný všeobecnýdrzkne
1. ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DTK2Aplikovaná kryptografiecs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DMA2Diskrétní procesy v elektrotechnicecs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DME2Mikroelektronické technologiecs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DRE2Moderní digitální bezdrátová komunikacecs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DTE2Numerické úlohy s parciálními diferenciálními rovnicemics4letníVolitelný oborovýdrzkne
DFY2Spektroskopické metody pro nedestruktivní diagnostikucs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DET2Vybrané diagnostické metody, spolehlivost, jakostcs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DAM2Vybrané kapitoly měřicí technikycs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DBM2Vybrané problémy biomedicínského inženýrstvícs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DEE2Vybrané problémy z výroby elektrické energiecs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DVE2Vybrané statě z elektrických strojů a přístrojůcs4letníVolitelný oborovýdrzkne
DJA6Angličtina pro doktorandycs4letníVolitelný všeobecnýdrzkne
DCVPCitování ve vědecké praxics2letníVolitelný všeobecnýdrzkne
DRIZŘešení inovačních zadánícs2letníVolitelný všeobecnýdrzkne
1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DQJAZkouška z angličtiny před státní doktorskou zkouškucs4celoročníPovinnýdrzkne