Detail oboru

Mikroelektronika a technologie

FEKTZkratka: PP-METAk. rok: 2013/2014

Program: Elektrotechnika a komunikační technologie

Délka studia: 4 roky

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. Detekce fotonů v prostředí vysokého tlaku plynů environmentálního rastrovacího elektronového mikroskopu.

    Newly designed detector of photons in high pressure conditions wil be realised and tested.

    Školitel: Neděla Vilém, doc. Ing. et Ing., Ph.D., DSc.

  2. Diagnostické metody fotovoltaických článků a panelů

    Výzkum a vývoj nových diagnostických metod fotovoltaických článků

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

  3. Diagnostické metody fotovoltaických článků a panelů

    Výzkum a vývoj nových diagnostických metod fotovoltaických článků

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

  4. Diagnostické metody fotovoltaických článků a panelů

    Výzkum a vývoj nových diagnostických metod fotovoltaických článků

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

  5. Distribuce hodinového signálu ve vícedimenzionální paměťové struktuře

    Distribuce hodinového signálu ve vícedimenzionální paměťové struktuře s ohledem na minimalni zpoždění

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

  6. Elektrodové systémy pro superkapacitory.

    Zavedení nových technologií a neustálý pokles ceny superkapacitorů vyvolal v současné době velmi rychlý nárust jejich aplikací v různých oblastech použití. Náplní práce je vývoj elektrodových systémů, umožňujících zvýšení měrné kapacity superkapacitorů a jejich integraci do větších celků.

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

  7. Elektronické vlastnosti grafénu

    Nové způsoby přípravy grafénu a neustálý růst jeho produkce vedou současné době k neustálému rozšiřování jeho aplikací. Cílem práce je zhodnotit možnosti použití grafénu v zařízeních pro elektrotechniku a elektroniku a experimentálně ověřit vlastnosti takových zařízení.

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

  8. Implementace perspektivních matematických algoritmů pro obvody ASIC

    Prozkoumejte možnosti hardwarové implementace nových a perspektivních algoritmů pro aritmetické operace s velkými čísly. Zaměřte se na algoritmy vyyužitelné v kryptografii a distribovaných vědeckých výpočtech.

    Školitel: Fujcik Lukáš, doc. Ing., Ph.D.

  9. In situ sledování elektrochemických dějů pomocí mikroskopických technik.

    In situ sledování změn aktivních hmot při nabíjení a vybíjení olověného akumulátoru je velmi problematické z důvodu nutnosti stálé přítomnosti agresivního prostředí kyseliny sírové. Jedno z možných řešení je využití AFM mikroskopie, která zažívá velký boom. Úkolem výzkumu bude sledování procesů probíhajících při elektrochemických reakcích na povrchu elektrod.

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

  10. Moderní diagnostické metody ve výrobě křemíkových solárních článků s vysokou účinností

    Klíčem k vysoké účinnosti solárního článku je podrobná znalost procesů a dějů nastávajících při jeho výrobě. Dokonalá zpětná vazba ve výroby je založena na správné diagnostice dílčích operací a jejím vyhodnocení. Cílem práce je optimalizace měřících metod používaných ve výrobě společnosti Solartec.

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

  11. Nakloněné vláknové optické mřížky pro senzorické aplikace

    Cílem práce je optimalizovat parametry a návrh optických difrakčních struktur ve vláknových vlnovodech určených pro konstrukci senzorů a prvků upravujících optické spektrum. Návrh a optimalizace se soustředí zejména na prvky založené na funkcích nakloněných mřížek. Práce bude založena na experimentálním prověření spektrálních a polarizačních vlastností Braggových i Long Period (LP) difrakčních vláknových mřížek s různými náklony, hloubkou změn indexu lomu a počty period. V práci budou navrženy a ověřeny úpravy a rozšíření stávajícího maskového expozičního systému výroby vláknových mřížek pro přípravu LP struktur. Tyto práce budou základem vytvoření návrhového modelu funkčnosti nakloněné mřížky. Budou navrženy, experimentálně ověřeny a porovnány způsoby ovládání vlastností nakloněných mřížek a rychlého vyhodnocení změn jejich spektrálních vlastností.

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

  12. Nová technika vytváření sítě memristorů a jejich charakterizace

    Cílem je využití anodizačních technik pro vytváření sítě nanostruktur s charakteristikou memristorů a vytvoření demostračního čipu s vhodně zapojenou sítí.

    Školitel: Hubálek Jaromír, prof. Ing., Ph.D.

  13. Nové metody testování integrovaných obvodů

    Cílem práce je seznámit se s návrhem zákaznických integrovaných obvodů (ASIC) a zejména metodami testování a zjišťování jejich základních parametrů. Výstupem práce pak bude minimálně jedna nová metoda testování ASIC, která zefektivní a zpřesní celý proces evaluace vyrobených ASICů.

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

  14. Nové technologické postupy pro integrovanou organickou elektroniku

    Cílem je komplexní řešení spojující dostupnou technologii organické elektroniky a návrhových pravidel pro vytváření organických elektronických obvodů na čipu.

    Školitel: Hubálek Jaromír, prof. Ing., Ph.D.

  15. Obvodové prvky vyššího řádu: základní výzkum, modelování a simulace

    Podstatou tématu je výzkum základních zákonitostí a principů, působících v systémech, obsahujících prvky vyšších řádů z Chuovy periodické tabulky základních prvků elektrotechniky. Konečným cílem je odhalení daných zákonitostí do takové míry, která umožní plnohodnotné zařazení těchto obvodových prvků do stávající teorie elektrických obvodů. Vedlejším cílem bude nalezení modelů těchto obvodových prvků, využitelných v stávajících simulačních programech standardu SPICE k realizaci softwarových experimentů nejrůznější povahy, jakož i konstruování jejich emulátorů k uskutečňování laboratorních experimentů.

    Školitel: Biolek Dalibor, prof. Ing., CSc.

  16. Síť z neronových buněk vytvořená na čipu a její elektrická charakterizace

    Cílem je vytcořit metodologii pro aplikaci neuronových buněk na čipu, vytvořit podmínky pro jejich vzájemné propojování a ověřit chopnost přenášet elektrický signál. Dalším cílem je možnost programování takovéto sítě.

    Školitel: Hubálek Jaromír, prof. Ing., Ph.D.

  17. Spolehlivost pájeného propojení pro 3D systémy

    Stanovení spolehlivosti pájeného spoje při termomechanickém namáhání. Měření a simulace spolehlivosti SMD součástek připájených na desku. Simulace v programu ANSYS. Předpokládá se měření na pájce Sn100, případně jiných. Navázání na doktorskou práci z dřívější doby. Disertabilní jádro: stanovení empirických konstant pro simulaci, naměřené hodnoty spolehlivosti pro danou sestavu. Částečně se jedná o strojařskou problematiku (namáhání a tečení spoje). Práce budou probíhat většinou v laboratoři mikroelektroniky.

    Školitel: Šandera Josef, doc. Ing., Ph.D.

  18. Studium elektronových jevů v kovové síti nanodrátů

    Cílem je studium kvantového chování kovové sítě a vliv na přenos elektonů, emisi a fotovodivost.

    Školitel: Hubálek Jaromír, prof. Ing., Ph.D.

  19. Studium vlivu magnetického a elektrostatického pole na účinnost detekce sekundárních elektronů v prostředí vysokého tlaku plynů EREM.

    Simulace elektrostatických a magnetických polí v ionizačním detektoru s elektorstatickým separátorem, měření detekoaného signálu v různých podmínkách ESEM.

    Školitel: Neděla Vilém, doc. Ing. et Ing., Ph.D., DSc.

  20. Superkapacitory pro výkonové aplikace.

    Zavedení nových technologií a neustálý pokles ceny superkapacitorů vyvolal v současné době velmi rychlý nárust jejich aplikací v různých oblastech použití. Nápň práce je vývoj obvodových řešení pro skladování a zpracování energie ukládané v superkondenzatorových systémech s cílem dosažení co největší účinnosti a spolehlivosti těchto systémů.

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

  21. Tepelné jevy v olověných akumulátorech

    Měření a výzkum tepelných jevů v průběhu cyklování olověných akumulátorů.

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

  22. Vakuově nanášené kovové vrstvy pro elektroniku

    Realizace vakuově napařovaných kovových vrstev Al, C, Ag, Au, dalších, realizace kombinací těchto kovů (multivrstev), případně realizace kapacitních struktur. Měření a výzkum bude prováděn většinou na zařízeních na mikroelektronice, předpokládá se spolupráce s elektrotechnologií. Měření elektrických vlastností vrstvy čtyřbodovou metodou, nebo Van der Pauw (VDP). Disertabilní jádro: stanovení vlivu kombinace kovů a ostatních faktorů (teplota, tlak, případně přídavný plyn) na mechanické a elektrické vlastnosti sestavy. Rozpracování metody VDP.

    Školitel: Šandera Josef, doc. Ing., Ph.D.

  23. Vakuově napařované kovové multivrstvy a jejich použití pro elektroniku

    Napařování kovových i dielektrických tenkých multivrstev na keramický substrát (také LTCC). Zkoumání elektrických vlastností vícevrstvých struktur. Součástí práce bude také úprava stavající napařovačky umístěné na mikroelektronice. Disertabilní jádro: Návrh multibrstvy, která má unikátní vlastnosti, zatím nedokážu říci jaké.

    Školitel: Šandera Josef, doc. Ing., Ph.D.

  24. 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 výroby vláknových mřížek pro přípravu difrakčních struktur interferenčně. 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 a rychlého vyhodnocení změn jejich spektrálních vlastností.

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

  25. Vliv přítlaku na užitné vlastnosti elektrod olověných akumulátorů.

    Změny ve složení aktivních hmot při nabíjení a vybíjení olověného akumulátoru vedou ke změnám struktury těchto hmot. Objemové změny mohou vést až k desintegraci a rozpadu elektrod. Úkolem výzkumu je stanovit vliv přítlaku aplikovaného na obě elektrody na strukturu aktivních hmot.

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

  26. Využití techniky "bulk-driven quasi-floating-gate" pro nízkonapěťové biomedicinské aplikace.

    Využití tranzistorů MOSFET, které jsou řízeny substrátem a kvazi plovoucím hradlem, k návrhu analogových obvodů s nízkým příkonem a napájecím napětím pro implementace v oblasti biomedicíny. Teoretický návrh a experimentální ověření analogových obvodů s nízkým napájecím napětím a nízkým příkonem za použití technologie Amis 0.35 um.

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

  27. Výzkum LTCC struktur pro optoelektronické aplikace

    Cílem práce je vyvinout postupy pro vytváření 3D struktur vnitřními mikrodutinami metodou vrstvení nízkoteplotně slinovaných keramických folií LTCC s vodivými i izolačními vrstvami pro optoelektronické aplikace. Je třeba vytvořit model teplotního chování a prověřit optické vlastnosti hybridních vrstvových struktur a nalézt vhodné metody pro depozici optických, vodivých, izolačních i ztracených vrstev do LTCC keramické struktury sloužící jako asistenční při procesu přípravy LTCC struktur i pro vytváření funkčních prvků ve struktuře LTCC. Předpokládá se zde využití komerčně dostupných tenko a tlustovrstvých technologií. V rámci práce se očekává aplikovat postupy na návrh optoelektronických prvků pro ovládání optického záření s optickými vlnovody.

    Školitel: Szendiuch Ivan, doc. Ing., CSc.

  28. Změny elektrických vlastností cementových kompozitních materiálů realizovaných na bázi anorganických složek

    Cílem práce je jištění aktuálního stavu v oblasti kompozitních materiálů, které využívají anorganické složky. Návrh cementových kompozitů, vyznačujících se vedle žádoucí úrovně základních fyzikálních a mechanických vlastností pro předpokládané užití i odpovídající úrovní trvanlivosti, kdy však dominantní specifickou vlastností bude a) způsobilost poskytnout významnou změnu elektrických parametrů v závislosti na působení vnějšího vlivu b) způsobilost transformovat napěťové stavy od mechanického namáhání na technicky využitelný elektrický signál jako metrologicky kvalifikovatelný zdroj informací o velikosti působícího mechanického zatížení

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

  29. 3D propojení pro LTCC keramiku

    Zabývat se realizací 3D struktur pro LTCC keramiku, (podobně jako vícevrstvý plošný spoj), Výzkum dělat na nizkosmršťivém substrátu Heralock HL 2000 fy Heraeus, případně jiných. Naměřené hodnoty a provedená simulace v ANSYSU. Disertabilní jádro: Originální konstrukce pružných kontaktů, které budou eliminovat termomechanické namáhání. Práce se budou převážně provádět v laboratoři mikroelektroniky, případně spolupráce s vybraným průmyslovým partnerem.

    Školitel: Šandera Josef, doc. Ing., Ph.D.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DTK2Aplikovaná kryptografiecs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DET1Elektrotechnické materiály, materiálové soustavy a výrobní procesycs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DEE1Matematické modelování v elektroenergeticecs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DME1Mikroelektronické systémycs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DRE1Návrh moderních elektronických obvodůcs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DFY1Rozhraní a nanostrukturycs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DTE1Speciální měřicí metodycs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DAM1Vybrané kapitoly řídicí technikycs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DVE1Vybrané statě z výkonové elektroniky a elektrických pohonůcs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DBM1Vyšší metody zpracování a analýzy signálů a obrazůcs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DJA6Angličtina pro doktorandycs4Volitelný všeobecnýdrzkCj - 26ano
DEIZElektronické informační zdroje pro vědeckou práci cs2Volitelný všeobecnýdrzkS - 8ano
DMA1Statistika. stochastické procesy, operační výzkumcs4Volitelný všeobecnýdrzkS - 39ano
1. ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DME2Mikroelektronické technologiecs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DRE2Moderní digitální bezdrátová komunikacecs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DTK1Moderní síťové technologiecs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DTE2Numerické úlohy s parciálními diferenciálními rovnicemics4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DFY2Spektroskopické metody pro nedestruktivní diagnostikucs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DET2Vybrané diagnostické metody, spolehlivost, jakostcs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DAM2Vybrané kapitoly měřicí technikycs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DBM2Vybrané problémy biomedicínského inženýrstvícs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DEE2Vybrané problémy z výroby elektrické energiecs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DVE2Vybrané statě z elektrických strojů a přístrojůcs4Volitelný oborovýdrzkS - 39ano
DJA6Angličtina pro doktorandycs4Volitelný všeobecnýdrzkCj - 26ano
DMA2Diskrétní procesy v elektrotechnicecs4Volitelný všeobecnýdrzkS - 39ano
DEIZElektronické informační zdroje pro vědeckou práci cs2Volitelný všeobecnýdrzkS - 8ano
1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DQJAZkouška z angličtiny před státní doktorskou zkouškucs4Povinnýdrzkano