Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
studijní program
Fakulta: FEKTZkratka: DPC-METAk. rok: 2020/2021
Typ studijního programu: doktorský
Kód studijního programu: P0714D060007
Udělovaný titul: Ph.D.
Jazyk výuky: čeština
Akreditace: 28.5.2019 - 27.5.2029
Forma studia
Prezenční studium
Standardní doba studia
4 roky
Garant programu
doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.
Oborová rada
Předseda :doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.Místopředseda :doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.Člen interní :prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D.doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.doc. Ing. Petr Bača, Ph.D.Člen externí :prof. Ing. Josef Lazar, Dr.
Oblasti vzdělávání
Cíle studia
Studijní program doktorského studia je zaměřen na přípravu špičkových vědeckých a výzkumných specialistů v nejrůznějších oblastech mikroelektroniky, elektrotechnologie a fyziky materiálů zejména pak v teorii, návrhu a testování integrovaných obvodů a systémů, v polovodičových prvcích a strukturách, v inteligentních senzorech, v optoelektronice, v elektrotechnických materiálech a výrobních procesech, v nanotechnologiích, ve zdrojích elektrické energie, v defektoskopii materiálů a součástek. 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.
Profil absolventa
Absolvent doktorského studijního programu "Mikroelektronika a technologie" umí řešit vědecké a složité technické úlohy v oblasti mikroelektroniky a elektrotechnologie. Dále je vybaven vědomostmi zejména z fyziky polovodičů, kvantové elektroniky, a umí samostatně řešit problematiku spojenou s mikro- a nanotechnologiemi. 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 prezentovaných oblastech doktorského programu. 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.
Charakteristika profesí
Absolvent doktorského studijního programu "Mikroelektronika a technologie" je schopen řešit složité a časově náročné úkoly v oblastech jako návrhář integrovaných resp. elektronických obvodů a komplexních elektronických zařízení. Má kvalitní znalosti z oblasti moderních materiálů pro elektrotechniku a jejich využití v elektroprůmyslu. Dále je schopen se orientovat v oblasti fyziky materiálů a součástek, nanotechnologií a další. Znamená to, že absolvent nalezne uplatnění na pozici člena vývojového týmu integrovaných obvodů, složitých elektronických přístrojů a zařízení, jejich testování a servis. Dále jako technolog ve výrobě elektronických součástek, výzkumník v oblasti materiálového inženýrství pro elektrotechnický průmysl, vědecký pracovník základního nebo aplikovaného výzkumu při tvůrčím zavádění a využívání nových perspektivních a ekonomicky výhodných postupů v oblasti elektroniky, elektrotechniky, nedestruktivního testování spolehlivosti a materiálové analýze. Stejně tak je schopen vést i celý tým pracovníků v uvedených oblastech. Typickým zaměstnavatelem absolventa studijního programu Mikroelektronika a technologie je výrobní a/nebo výzkumný podnik, který se oborově zaměřuje na uvedené oblasti. Dalším možným zaměstnavatelem může být výzkumná organizace typu ústavu AV ČR. Absolvent nalezne uplatnění i na univerzitní půdě jako akademický pracovník na pozici odborného asistenta.
Podmínky splnění
Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. V individuálním studijním plánu jsou specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Student si zapíše a vykoná zkoušky z povinných předmětů. Dále dle specifického zaměření doktorského studia má student povinnost absolvovat alespoň jeden z předmětů Moderní mikroelektronické systémy; Elektrotechnické materiály, materiálové soustavy a výrobní procesy; anebo Rozhraní a nanostruktury, a dalších povinně volitelných předmětů ohledem na zaměření jeho disertační práce, a dále minimálně dvou volitelných předmětů (Angličtina pro doktorandy, Řešení inovačních zadání, Vědecké publikování od A do Z). Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v němž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat. Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické i praktické znalosti v oblasti mikroelektroniky, elektrotechnologie, fyziky materiálů, nanotechnologií, elektrotechniky, elektroniky, teorie obvodů. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a kromě diskuze nad pojednáním k disertační práci se také skládá z tematických okruhů týkajících se povinných a povinně volitelných předmětů. K obhajobě disertační práce se student hlásí po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, vědecká a odborná činnost (tvůrčí činnost), a minimálně měsíční studijní nebo pracovní stáž na zahraniční instituci anebo účasti na mezinárodním tvůrčím projektu.
Vytváření studijních plánů
Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu (dále jen ISP), který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Průběžné bodové hodnocení všech aktivit doktoranda je vedeno v dokumentu „Celkové bodové hodnocení doktoranda“ a je součástí ISP. Při zahájení dalšího roku studia pak školitel do ISP zaznamená případné změny. Nejpozději do 15. 10. každého roku studia odevzdává doktorand vytištěný a podepsaný ISP na vědeckém oddělení fakulty ke kontrole a založení. Během prvních čtyř semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných anebo volitelných předmětů pro splnění bodových limitů ze Studijní oblasti, a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce. Do konce druhého roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, kterou prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. K této zkoušce se musí přihlásit nejpozději do 30. dubna ve druhém roce svého studia. Státní doktorské zkoušce předchází zkouška z anglického jazyka. Ve třetím a čtvrtém roce svého studia provádí doktorand potřebnou výzkumnou činnost, publikuje dosažené výsledky a zpracovává svoji disertační práci. Součástí studijních povinností v doktorském studijním programu je absolvování části studia na zahraniční instituci nebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu s výsledky publikovanými nebo prezentovanými v zahraničí nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci, což je nutné doložit nejpozději při odevzdání disertační práce. Doktorandi ve čtvrtém roce studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci, který ji ohodnotí. Disertační práci doktorand odevzdává do konce 4. roku studia. Student prezenční formy doktorského studia je v průběhu studia povinen absolvovat pedagogickou praxi, tj. působit v procesu výuky. Zapojení doktoranda do pedagogické činnosti je součástí jeho vědecké přípravy. Pedagogickou praxí doktorand získává zkušenosti v předávání poznatků a zdokonaluje prezentační dovednosti. Skladbu pedagogických aktivit (cvičení, laboratorní cvičení, vedení projektů apod.) určí doktorandovi vedoucí daného ústavu po dohodě se školitelem. Povinnost pedagogické praxe se nevztahuje na doktorandy-samoplátce a na doktorandy v kombinované formě studia. Zapojení do výuky v rámci pedagogické praxe potvrdí po jejím splnění školitel v IS VUT.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Cílem této práce je studium efektů polovodičových vrstev na povrchu metalických nanostruktur, které jsou umístěné v silném elektrickém poli. Technika atomární depozice vrstev (ALD) polovodivého oxidu zinečnatého bude využita pro přípravu experimentální vrstvy na vodivém povrchu. Technika ALD je metoda založená na plynné fázi, která se dá použít pro depozici tenkých vrstev na substráty a dokonce i na ostré hroty. Zatím neexistuje žádná dobře prostudovaná autoemisní struktura s povrchovou vrstvou ZnO, která by byla schopna vytvořit stabilní proud elektronů za pomoci studené autoemise. Struktury pro studenou autoemisi obecně nejsou důležité jen pro zdroje volných elektronů, ale také pro senzory a pro další aplikace v nanoelektronice. Určování vhodných parametrů vrstvy ZnO a její vyhodnocování bude provedeno analýzou proudu totální emise a dále popisem přenosu náboje na tomto rozhraní.
Školitel: Sobola Dinara, doc. Mgr., Ph.D.
Kochleární implantát představuje elektronické zařízení, které v mnoha případech dokáže lidem s poruchou sluchu alespoň částečně navrátit schopnost slyšet. Současné kochleární implantáty se skládají z vnější části obsahující mikrofon, zvukový procesor a vysílací cívku, a vnitřní implantované části obsahující přijímací cívku a pole elektrod připojených ke sluchovým nervům. V poslední době již bylo provedeno několik pokusů o vytvoření plně implantovatelných kochleárních implantátů, ale ty prozatím nedosahují vhodných parametrů. Cílem práce je navrhnout a s pomocí technologie mikroelektromechanických systémů (MEMS) vytvořit banku mechanických filtrů pracujících například na piezoelektrickém principu, které by v budoucnu mohly být využity pro dekompozici akustických signálů v plně implantovatelných nízkopříkonových kochleárních implantátech.
Školitel: Prášek Jan, Ing., Ph.D.
Využití stochastických metod (šumová diagnostika a akustická emise) pro detekci defektů v solárních článcích a panelech a jejich klasifikace.
Školitel: Vaněk Jiří, doc. Ing., Ph.D.
Materiály s vysokou permitivitou jsou zapotřebí pro nové aplikace, např. v integrovaných obvodech další generace (32 nm) či v kondenzátorech. Ve výrobě kondenzátorů jsou materiály s vysokou permitivitou žádoucí pro dosažení vyšší hustoty energie v kondenzátoru, a tedy ke zmenšování rozměrů. V dnešní době je této oblasti výzkumu věnována velká pozornost např. CCTO materiály atd.
Školitel: Holcman Vladimír, doc. Ing., Ph.D.
V práci se student seznámí se současnou problematikou izolačních materiálů (dielektrik) a jejich chování pod bodem mrazu i za pokojových a vysokých teplot. Výzkum povede k návrhu a vývoji metod, které lze použít na průběžné monitorování izolačních vlastností a předpovídání praktické životnosti izolantů a jejich odolnosti vůči extrémním teplotám. Základní metodou bude měření komplexní impedance při proměnných teplotách a rovněž měření stejnosměrného odporu a ztrátového činitele při 50 Hz. Metodika bude doplněna sledováním stárnutí vlivem ozáření simulovaným slunečním zářením.
Školitel: Vanýsek Petr, prof. RNDr., CSc.
Cílem této studie je nedestruktivního zkoumání lokálních elektrických vlastností nanostruktur včetně korelace mezi mechanickým a elektrickým kontrastem dat SPM. Nízkorozměrové elektronické struktury vyžadují citlivé charakterizační techniky. Okolní podmínky ovlivňují měření a vytvářejí další komplikace při interpretaci výsledků. Nesprávný výběr metody měření může ovlivnit nanostruktury a modifikovat jejich vlastnosti. Výsledkem práce by měl být vývoj metod a kalibračních vzorků pro kvantitativní vyhodnocení elektrických parametrů.
Jedním ze způsobů jak vytvořit ostré hroty, které mohou sloužit jako katody či hroty STM je elektrochemické leptání. Definované vytvoření opakovatelných struktur touto metodou není zcela jednoduché. Práce bude zaměřena na vývoj optimalizaci procesu vytváření kovových hrotů, analýzu parametrů, rozbor problémů a maximalizaci opakovatelnosti procesu.
Školitel: Škarvada Pavel, Ing., Ph.D.
Cílem práce bude hlubší studium elektrochemických dějů a jejich matematických modelů, které by bylo možné implementovat a použít pro numerické modelování lithium-sírových akumulátorů. Nedílnou součástí bude hlubší pochopení systému ANSYS, v jehož jádru by bylo modely vhodné implementovat z důvodů dalších multifyzikálních analýz. Výstupem bude validovaný a verifikovaný numerický model.
Školitel: Vyroubal Petr, doc. Ing., Ph.D.
Dizertační práce bude zaměřena na návrh a vývoj prototypu generátoru nízkoteplotního plazmatu s možností proměnné frekvenční modulace a studium vlivu na organický materiál. Ten by měl být exponován elektromagnetické vlně v blízkosti plazmatu a měla by být studována biochemická odezva. Vzorky po vysušení budou sledovány pomoci SEM a fluorescenční mikroskopie a pomocí kontrolované změny modulačního kmitočtu, výkonu případně externího magnetického pole bude zajištěna selektivita vzhledem k buňkám, bakteriím apod.
Školitel: Macků Robert, Ing., Ph.D.
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.
Práce se zabývá využití neuronových sítí s hlubokým učením pro diagnostiku povrchu elektronických mikro a nano struktury, které jsou snímány pomocí skenovacích mikroskopů s různým stupněm rozlišení. Hledání vad vyskytujících se na povrchu je velmi časově náročné. Motivací práce je tyto vady rozpoznat ze získaných dat.
Školitel: Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D.
Všechny solární články jsou velkoplošné struktury sloužící ke konverzi světelné energie na elektrickou. V závislosti na technologii solárních článků se v těchto strukturách objevují různé defekty, které mohou a nemusí mít vliv na vlastnosti a životnost zařízení. Tyto defektní oblasti mají povětšinou lokální charakter a vyžadují specifické postupy detekce, lokalizace, případně eliminace. Práce bude zaměřena na moderní struktury solárních článku a problematiku detekce, lokalizace a experimentální lokální modifikaci těchto struktur.
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.
Obecně řešeným problémem solárních článků jsou lokální defekty ve struktuře, které výrazně snižují účinnost konverze optické energie, spolehlivost a živostnost. V současné době je k dispozici řada vědeckých metod vhodných pro studium povrchu, nalezení fyzikálního původu defektů a jejich odstraňování. Lze využít například elektronové mikroskopie (SEM), iontové opracování povrchů (FIB, RIE), prvkovou analýzu (EDS) a mapování lokální odezvy materiálu (EBIC). Tyto metody představují unikátní možnost zjištění vlastností defektů a vrstev. Cílem vědecké práce je detailní analýza moderních materiálů pro fotovoltaiku (CIGS, GaAs, perovskit) katalogizace defektů a případná úprava výrobní technologie.
V práci se student seznámí s problematikou elektrických a elektrochemických měření (zejména impedance, proudové a napěťové rozdělení na elektrodách, a toky částic v elektrochemických článcích). Student se současně seznámí s principy počítačového modelování "Finite Elements Modelling" s použitím komerčního softwaru. Výpočetní výzkum povede k objasnění správných postupů při praktických měřeních, k návrhům možných nových praktických geometrií a ke zpětným vazbám se spolupracovníky, kteří vyvíjejí funkční vzory zařízení.
Zkoumejte možnosti využití nových typů obvodů pro speciální aplikace zejména pro zařízení v kosmickém průmyslu. Zaměřte se na odrušení nežádoucích jevů spojených s kosmickým zářením. Navrhněte CubeSat, který bude schopen otestovat vaši metodu v reálném prostředí. Výsledky analyzujte a metodu upravte tak, aby byla aplikovatelná i pro jiná zařízení vypouštěná do kosmu.
Školitel: Háze Jiří, doc. Ing., Ph.D.
V průběhu práce bude student studovat teorii interakcí elektronů s plynem pro tvorbu a optimalizaci základního kódu nového Monte-Carlo programu. Bude vytvořena nová databáze diferenciálních účinných průřezů pro pružné a nepružné srážky v podmínkách vybraných plynů. Všechny ostatní fyzikální jevy budou studovány a relevantní fyzikální modely budou začleněny do základního kódu softwaru. Funkčnost a přesnost simulací interakcí elektornů s plyny budou testovány a porovnávány s experimentálními daty. Nový detektor signálních elektronů pro EREM bude navržen a testován podle výsledků simulací.
Školitel: Neděla Vilém, doc. Ing. et Ing., Ph.D., DSc.
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.
Materiály s vysokou permitivitou jsou zapotřebí pro nové aplikace, např. v integrovaných obvodech další generace či v kondenzátorech. Ve výrobě kondenzátorů jsou materiály s vysokou permitivitou žádoucí pro dosažení vyšší hustoty energie v kondenzátoru, a tedy ke zmenšování rozměrů. V dnešní době se nejvíce používá čistý materiál BaTiO3 u komerčních keramických kondenzátorů. Dopováním se dá permitivita tohoto materiálu zvýšit až 10krát. Cílem je tedy najít možnosti, jak u BaTiO3 řízeně navýšit permitivitu formou dopování nebo úpravou materiálu. V rámci studia je předpokládána stáž na Universitě v Oulu.
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.
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, doc. Ing., Ph.D.
Tématem bude příprava a studium nových kompozitních materiálů na bázi inverzně vulkanizované síry a jejich využití jako elektrodového materiálu pro elektrochemické zdroje proudu.
Školitel: Čech Ondřej, Ing., Ph.D.
Tématem bude příprava a studium nových kompozitních materiálů na bázi uhlíko-kovových struktur a jejich využití jako elektrodového materiálu pro elektrochemické zdroje proudu.
Školitel: Kazda Tomáš, doc. Ing., Ph.D.
V rámci práce budou vyvynuty nové pozorovací metody díky kterým bude možné pororovat strukruty elektrod Li-ion akumulátorů během cyklování pomocí elektronového mikroskopu. Tato práce bude koordinována ve spolupráci s Thermo Fisher Scientific.
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, prof. Ing. et Ing., Ph.D. et Ph.D.
Elektronová mikroskopie využívá pro účel zobrazování struktur urychlené elektrony. Nežádoucí externí elektromagnetická pole mohou při vyšších zvětšeních hrát zásadní roli v dosaženém rozlišení. K eliminaci těchto polí se používají externí cívky, které nežádoucí pole uvnitř definovaného prostoru ruší. Práce bude zaměřena na problematiku měření elektromagnetických polí, generování magnetických polí s opačnou fází a výzkum v dané oblasti.
Radiační přenos energie výrazně ovlivňuje fyzikální procesy probíhající v plazmatu, hraje důležitou roli v mnoha zařízeních využívajících plazmové procesy, např. při tvorbě povrchů specifických vlastností, pro syntézu látek, likvidaci škodlivin, plazmovou metalurgii, apod. Cílem práce je pomocí různých aproximačních metod najít řešení rovnice přenosu záření, porovnat získané výsledky pro vyzářenou energii a tok záření pro vybrané druhy plazmatu, diskutovat výhodnost a použitelnost jednotlivých výpočetních metod.
Školitel: Bartlová Milada, doc. RNDr., Ph.D.
Grafen jako monoatomární vstva šetiúhelníkově uspořádaných atomů uhlíku v současné době vyžaduje silné výzkumné úsilí. Vzhledem ke své unikátní struktuře a elektrickým vlastnostem je tento materiál předurčen k využití v moderní elektronice například jako extrémně citlivý plynový nebo kapalinový senzor. Unikátní citlivost a chemickou selektivitu lze podpořit měřením šumové odezvy namísto měření středních hodnot napětí a proudů. Šumové procesy jsou obecně sledovány u mnoha elektronických součástek a jsou spojovány s jejich lokálním/objemovým namáháním, změnou dotace, projevy zachytávání náboje a podobně. Dominantně je pozorován šum 1/f, který ve spojení s 2D strukturou grafenu poskytuje unikátní možnost rozšíření znalostí v oblasti senzoriky a moderní elektroniky založené na grafenu.
Základem dizertační práce je výzkum a vývoj v oblasti ukládání elektrické energie pomocí superkondenzátorů. Superkondenzátory patří mezi elektrochemické články a svojí podstatou a operačním principem představují dosud chybějící mezičlánek mezi klasickými akumulátory a klasickými kondenzátory. Superkondenzátory kombinují výhodné vlastnosti obou systémů tedy rychlost nabíjení/vybíjení, vysoký počet cyklů a vyšší hustotu energie. A právě hustota energie je klíčový problém superkondenzátorů. V tomto ohledu slibné řešení představují hybridní superkondenzátory. Tyto superkondenzátory by se díky rychlosti nabíjení, životnosti a dostačující energetické hustotě mohly uplatnit především v elektromobilech a dalších elektrických dopravních prostředcích. Dizertační práce je zaměřena na výzkum elektrodových materiálů pro hybridní superkondenzátory.
Školitel: Libich Jiří, Ing., Ph.D.
Cílem této studie je vliv parametrů přípravy na strukturální vlastnosti vrstev Bi-Fe-O. Vznik fáze závisí na způsobu a vybraných parametrech tvorby tenkých vrstev. V této práci bude pro výrobu Bi-Fe-O filmů použito pulzní laserové rozprašování z terče BiFeO3 (s vysokou chemickou a fázovou čistotou). Tato technologie umožňuje získat vysoce kvalitní heterostruktury a vyloučit přítomnost nečistot. V současné době neexistuje komplexní informace o povaze tvorby fází Bi-Fe-O sloučenin. Materiály na bázi Bi-Fe-O hrají velkou roli při vytváření senzorů, paměťových prvků a dalších nanoelektronických aplikací. Studium kontroly fázové čistoty tenkých vrstev Bi-Fe-O se předpokládá byt ve vzájemném vztahu s magnetickými a elektrickými vlastnostmi.
Cílem práce je návrh a příprava Braggových difrakčních mřížek v optických vláknech využívající moaré jev při vícenásobné expozici UV interferenčního pole. Práce předpokládá návrh a optimalizaci expozičního procesu pro specifické symetrické i asymetrické mřížkové struktury s využitím v senzorice a u prvků upravujících optické spektrum. Práce bude využívat a navrhne úpravy stávajícího maskového expozičního systému výroby vláknových mřížek pro přípravu difrakčních struktur. Experimentálně budou ověřeny možnosti přípravy moaré mřížkových struktur a zjištěné vlastnosti porovnány s možnostmi neperiodických Braggových mřížek. V práci se předpokládá optimalizace a ověření návrhového modelu pro realizaci specifických struktur s žádanými spektrálními vlastnostmi. 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
Cílem práce je návrh a příprava 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. Experimentálně budou ověřeny možnosti přípravy (LP) neperiodických struktur a zjištěné vlastnosti porovnány s možnostmi Braggových mřížek. V práci se předpokládá optimalizace 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. 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
Cílem práce je studie transportu náboje na rozhraní elektroda a elektrolyt s důrazem na analýzu vlivu morfologie na senzorické vlastnosti (selektivita, cilivost, atd) v rámci projektu GAČR. Praktickým výsledkem je vytvoření popisných fyzikálních a elektrických modelů na základě experimentální studie ampérometrických senzorů plynu.
Vliv prostředí na degradaci solárních článků se zaměřením na porovnání polohy instalace, topologii instalace, typ FV instalace, materiál článků, způsob provozu jednotlich FV instalací. Cíle práce je vytvoření modelového vztahu, který by tyto vlivy vyjadřoval.
V dnešní době je energy harvesting velmi populární. Piezoelektrické keramické generátory zde hrají podstatnou roli. Komerční piezoelektrické generátory (energy harvestory) jsou založené na olovnaté piezokeramice. Trend je nahradit olovnaté materiály bezolovnatými. Jako perspektivní bezolovnaté piezoelektrické keramické materiály se jeví BCZT a BT. Práce je tedy zaměřená na vývoj a studii těchto bezolovnatých materiálů a jejich řízeným dopováním pro účely efektivního sběru elektrické energie. V rámci studia je předpokládána stáž na Universitě v Oulu.
Základem práce bude výzkum a vývoj v oblasti sodno-iontových akumulátorů. Sodno-iontové akumulátory patří do skupiny tzv. post-lithium systémů, tedy nástupců stávající lithium-iontové technologie. Akumulátor založený na sodíku představuje environmentálně šetrnou, cenově přijatelnou (prakticky neomezené zdroje sodíku) alternativu k lithium-iontovým akumulátorům. Pro výrobu těchto akumulátorů není třeba nový technologický proces, jelikož se při jejich výrobě vychází ze stejného procesu jako je tomu v případě lithium-iontových akumulátorů. Zásadní otázkou je vývoj elektrodových hmot (elektrod), který je klíčový k sériové výrobě těchto akumulátorů. Oblastí aplikace sodno-iontových akumulátorů jsou především obnovitelné zdroje energie. Potřeba akumulátorů pro obnovitelné zdroje energie spočívá v samotné podstatě obnovitelných zdrojů, slunce a vítr jsou samy o sobě neřiditelné zdroje, není možné ovlivnit kdy produkují elektrickou energii. Aby energie z nich produkovaná mohla být efektivně využita, je třeba vyrobenou elektrickou energii uložit. K tomuto účelu je třeba akumulátory, které energii uloží a umožní její efektivní využití. Pokud máme hovořit o udržitelné rozvoji lidské společnosti, musíme se naučit využívat energii z obnovitelných zdrojů a to bez akumulace elektrické energie není možné.
Práce se bude zabývat návrhem, výrobou a optimalizací piezoelektrických zařízení pro sběr energie. Hlavní část práce je zaměřena na bezolovnaté piezoelektrické materiály typu BCZT, KNN a BNKT. Sekundárním cílem bude návrh elektronických obvodů ve snaze získat maximální účinnost přenosu mechanické energie na energii elektrickou uloženou v elektrickém či elektrochemickém rezervoáru (kondenzátor, baterie/superkondenzátor). Dále se bude práce zabývat návrhem a vývojem vhodných metod pro testování a vyhodnocování parametrů u těchto energy harvesterů.
Cílem práce je systém vyhodnocování elektrických vlastností modifikovaných cementových kompozitních materiálů, které je možné uplatňovat v konceptu chytrých staveb a umožnit jejich začlenění do oblasti Smart City.
Tato práce je cílena na výzkum v oblasti moderních jednorozměrných (1D) a dvourozměrných (2D) materiálů. Tyto materiály, jako jsou například nanodráty WO3 nebo silicene, se jeví jako vhodné pro detekci velmi nízkých koncentrací molekul kvůli poměru jejich aktivní plochy k objemu. V poslední době bylo provedeno několik teoretických a praktických výzkumů, které tyto vlastnosti predikují. Cílem práce je zaměřit se na vývoj struktur vhodných pro charakterizaci těchto 1D a 2D materiálů. Předpokládá se vývoj a výroba 2D tranzistorů a chemorezistorů s následnou charakterizací 1D a 2D materiálů jako citlivých prvků na plyny. Dále je očekávána invence a využití těchto materiálů různých kombinacích k dosažení selektivity pro plyny. Hlavním výstupem by měla být funkční struktura, která pomocí které bude možné rozpoznat testovaný plyn.
Školitel: Hrdý Radim, Ing., Ph.D.
Tato práce je cílena na výzkum v oblasti moderních dvourozměrných (2D) materiálů. Tyto materiály, jako je například silicene, se jeví vhodnější pro výrobu field-effect-tranzistorů (FET) a jiných struktur než grafen, kvůli jejich výjimečným elektrickým vlastnostem. V poslední době bylo provedeno několik teoretických výzkumů, které tyto vlastnosti predikují. Cílem práce je zaměřit se na vývoj struktur vhodných pro charakterizaci těchto 2D materiálů. Předpokládá se vývoj a výroba FET struktur s následnou charakterizací 2D materiálů při definovaných podmínkách prostředí. Dále je očekávána invence a využití těchto materiálů v oblasti mikro-elektro-mechanických systémů (MEMS). Hlavním výstupem by měla být funkční MEMS-FET struktura založena na některém z 2D materiálů
Doktorská práce se bude zabývat studiem vlastností elektrodových materiálů pro elektrochemické zdroje proudu, zejména lithium-iontové a post-lithiové systémy. Budou použity metody in-situ/ex-situ rentgenové difrakční spektroskopie a dalších rentgenových a spektroskopických metod.
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.
Návrh a testování digitálních obvodů pro kosmické aplikace. Nalezení vhodných struktur a metodiky návrhu digitálních obvodů pro kosmické aplikace s ohledem na robustonost a spolehlivost v extrémních podmínkách.
Školitel: Fujcik Lukáš, doc. Ing., Ph.D.
Tato práce se zabývá novými gelovými polymerními elektrolyty, které by měly být náhradou dosud používaných kapalných i polymerních elektrolytů v Li-ion a post-lithno iontových akumulátorech. V práci budou připraveny gelové elektrolyty na bázi kopolymerů methylmethakrylátu s ethylmethakrylátem, buthylmethakrylátem a laurylmethakrylátem. Budou měřenyelektrické i elektrochemické vlastnosti těchto elektrolytů, jak samostatně tak v kombinaci s elektrodovými materiály kladných či záporných elektrod.
Školitel: Sedlaříková Marie, doc. Ing., CSc.
Měření rozměrů prostorových objektů se v poslední době stává velice důležité s ohledem na rozvíjející se technologie 3D tisku, rozšířené reality, navigací a nejrůznějších přenosných zařízení. Pro optické měření vzdálenosti je zavedeno a používáno několik přístupů vhodných pro konkrétní aplikace, odlišujících se rozlišením, měřícím rozsahem, rychlostí měření, finanční a technickou náročností. Práce bude věnována teoretickým principům a aplikačním možnostem vybraných metod, výzkumu v této oblasti a experimentálnímu ověření předpokladů.
Práce je zaměřena na studium vlastností perovskitových solárních článků a sledování vlivu změn jednotlivých funkčních struktur na chování celého systému.
Školitel: Novák Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.
U zvolených akumulátorů konstrukce pouch bude testován vliv provozních podmínek na elektrochemické vlastnosti jako je kapacita, zatížitelnost, vnitřní odpor a cyklovatelnost. Bude studován vliv kladných a záporných teplot na tyto parametry pomocí elektrochemických metod jako je galvanostatické cyklování nebo elektrochemická impedanční spektroskopie. Současně budou sledovány teplotní a rozměrové změny článku během těchto analýz. Dále bude studován vliv různého tlaku působícího na stěny akumulátoru na elektrochemické vlastnosti během jeho cyklování. Na závěr bude akumulátor rozebrán a provedena post-mortem analýza, při které budou vyhodnoceny pomocí fyzikálních metod změny struktury materiálů na elektrodách akumulátoru. Práce bude koordinována ve spolupráci se Škodou Auto.
Téma je zaměřeno na problematiku lithno-iontových akumulátorů a jejich recyklaci. Cílem bude návrh nových metod a modifikace metod v současnosti používaných pro recyklaci olověných akumulátorů pro recyklaci lithno-iontových akumulátorů za účelem dosažení co nejvyšší efektivity recyklace elektrodových materiálů. Pro proces recyklace budou zkoumány nové typy ekologicky šetrných postupů a rozpouštědel, které by v současnosti využívané velmi agresivní a neekologická rozpouštědla nahradily. Celkový zisk recyklované hmoty akumulátoru by měl přesahovat 70% hmoty původní. Výsledky získané z tohoto výzkumu pomohou zvýšit dlouhodobou udržitelnost technologie lithno-iontových akumulátorů potřebných pro rozvoj elektromobility.
Tématem práce bude příprava vlákenných materiálů pomocí odstředivého spřádání a jejich využití v elektrochemických zdrojích proudu.
Základem dizertační práce je výzkum v oblasti nadzvukového proudění v nízkých tlacích v oblasti pomezí mechaniky kontinua s ohledem na funkčnost Environmentálního rastrovacícho elektronového mikroskopu při čerpání vakuových komor.
Školitel: Maxa Jiří, doc. Ing., Ph.D.