• Volba rektora
  • Události
  • Sem patřím
  • Centrum sportovních aktivit VUT v Brně
  • Výzkumná centra

  • Pravděpodobně máte vypnutý JavaScript. Některé funkce portálu nebudou funkční.

Detail oboru

Fyzikální elektronika a nanotechnologie


Zkratka: PP-FEN
Zaměření: -
Délka studia: -
Program: Elektrotechnika a komunikační technologie
Fakulta: Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Akademický rok: 2017/2018
Akreditace od: 25.7.2007
Akreditace do: 31.12.2020
Profil oboru:
Cílem studia je poskytnout ve všech dílčích zaměřeních doktorské vzdělání absolventům vysokoškolského magisterského studia. Vytvořit interdisciplinární přehled současného vývoje, prohloubit teoretické základy ve zvoleném oboru, zvládnout metody vědecké práce, rozvíjet tvůrčí schopnosti a využít je při řešení vědeckého problému, který vyústí ve vypracování disertační práce přinášející vlastní původní přínos v daném oboru.
Klíčové výsledky učení:
Absolvent oboru získá znalosti mezioborového charakteru z technických a přírodovědních disciplin na vysoké teoretické úrovni. Pro další samostatnou výzkumnou a vývojovou práci je vybaven vědomostmi zejména z fyziky polovodičů, kvantové elektroniky, matematického modelování a umí samostatně řešit problematikou spojenou s nanotechnologiemi. Uplatnění najde především jako 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.
Profesní profil absolventů s příklady:
Absolvent oboru získá znalosti mezioborového charakteru z technických a přírodovědních disciplin na vysoké teoretické úrovni. Pro další samostatnou výzkumnou a vývojovou práci je vybaven vědomostmi zejména z fyziky polovodičů, kvantové elektroniky, matematického modelování a umí samostatně řešit problematikou spojenou s nanotechnologiemi. Uplatnění najde především jako 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.
Garant oboru: prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.
Vypsaná témata doktorského studijního programu:
  1. Flexibilní a objemové piezokeramické generátory elektrické energie

    Cílem práce je vytvořit nové a neotřelé konstrukce využívající milimetrové nebo nanometrové piezokeramické prvky pro generování elektrické energie na základě mechanického buzení (pohyb, vibrace, pohyb větru atd.) Výroba konstrukce jednotlivých generátorů proběhne ve spolupráci se spolupracujícími pracovišti v rámci VUT.

    Školitel: Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D.
  2. Fluktuační mechnismy v piezoelektrických MEMS na bázi AlN a ZnO

    Nitrid hliníku (AlN) a oxid zinečnatý (ZnO) jsou materiály, jejichž fyzikální vlastnosti splňují požadavky konstruktérů MEMS a vědců pro piezoelekické a fotonické aplikace. Ve srovnání s nitridem hliníku je většina piezoelektrických tenkovrstvých materiálů nevhodná pro přímou integraci do zařízení MEMSna bázi křemíku vzhledem k jejich nekompatibilitě s výrobní technologií CMOS nebo k jejich požadavkům na technologické kroky po nanesení. AlN vykazuje nízké až střední hodnoty piezoelektrických koeficientů, nicméně mnoho aplikací nevyžaduje velkou hodnotu odezvy tak jako vysoký hodnotu mechanického faktoru kvality. Vzhledem k malé hodnotě dielektrických ztrát a velké dielektrické pevnosti může být AlN měnič asi 24krát efektivnější než srovnatelný PZT snímač. Práce si klade za cíl identifikovat významné mechanismy fluktuací u piezoelektrické zařízení MEMS na bázi nitridu hliníku a dále optimalizovat poměr signál-šum těchto zařízení. Šumová měření a piezoelektrické / elektrické charakterizace vzorků budou provedeny v širokém rozsahu teplot od 80 K až 400 K. Dále budou provedeny testy stárnutí pro analýzu parametrů degradace (vlhkost, IR záření, teplota). Ověření rozměrů a morfologie nanesených tenkých vrstev bude provedena pomocí optických a elektronových mikroskopů. Vedle nitridu hliníku oxid zinečnatý (ZnO) představuje je atraktivní alternativu díky lepším piezoelektrickým vlastnostem a v rámci této práce budou rovněž zkoumán. Studie bude provedena na tenkých vrstvých Aln a ZnO nanesených na elektrody z vybraných materiálu (stříbra, platiny, zlata, atd), která bude připravena ve spolupráci s Technickou univeritou ve Vídni. Očekává se, že PhD student absolvuje studijní střednědobý pobyt ve spolupracující laboratoři.

    Školitel: Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D.
  3. Hluboké neuronové sítě a jejich využití v rozpoznávání vad na povrchu elektronické struktury

    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.
  4. Přesné měření 3D vzdáleností

    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 aplikačním možnostem jednotlivých metod.

    Školitel: Škarvada Pavel, Ing., Ph.D.
  5. SPM-techniky modifikace povrchu

    Vlastnosti materiálů v mikro- a nano-měřítku jsou ovlivněny geometrií povrchu, a jsou funkcí rozměrů. K jejich zkoumání existuje mnoho SPM režimů a metod skenování. Nicméně stále existuje velký potenciál pro využití SPM pro přípravu a vyšetřování struktur v nanoměřítku. SPM měření umožňují vyhodnocovat parametry povrchů s vysokou přesností. SPM litografické techniky jsou schopny realizovat struktury v nanoměřítku. Litografie se může provádět za použití síly nebo elektrický interakce mezi povrchem vzorku a sondou. Když je špička v mechanickém kontaktu s povrchem, struktury jsou vytvořeny elastickou a plastickou deformací materiálu. Při elektrické litografii se modifikace dosáhne díky změně vodivosti materiálu a vlhkosti v průběhu anodizace. Ty silně ovlivňují proces, a proto by měly být kontrolovány. Účelem této studie je povrchová úprava povrchu pomoci SPM technik (anodická oxidace, silová litografie) a charakterizaci připravených struktur.

    Školitel: Grmela Lubomír, prof. Ing., CSc.
  6. Stabilita fotovoltaických heterostruktur

    Studie stability polovodičových struktur je přínosem pro tvorbu nových struktur a výkonnosti stávajíce elektroniky. Tato práce by měla obsahovat degradační testy a následné charakterizace testovaných struktur. Jevy, k nímž docház ve fotovoltaických heterostrukturách jsou enormně zajímavé jak pro fundamentální fyziku, tak i pro praktické aplikace. Cílem této práce bude studium indukovaných procesů stárnutí fotovoltaickych heterostruktur.

    Školitel: Grmela Lubomír, prof. Ing., CSc.
  7. Studie změny odporu u vysokonapěťových komponent topení, návrh modelu, metodika redukce změny odporu

    Cílem práce je studium degradačních procesů u prvků vysokonapěťového topení určených pro elektromobily. Dílčími cíli jsou návrh modelu a metodika redukce změn odporu. Tato práce bude prováděna ve spolupráci s nadnárodní firmou, kde doktorand absolvuje stáž (v ČR nebo v Rakousku).

    Školitel: Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D.
  8. Využití elektromagnetické emise pro sledování procesů v horninách

    Při mechanickém zatěžování pevných látek dochází ke vzniku elektromagnetické emise (EME). V přírodních podmínkách lze sledovat EME v souvislosti s tektonickými procesy, redistribucí mechanického napětí a šířením trhlin před zemětřesením nebo v souvislosti s gravitačními pohyby hornin. EME lze měřit různými typy antén a na základě tohoto měření je možné provádět sledování výše uvedených jevů. Cílem práce bude rozpracování metodiky pro měření a zpracování signálů EME pro využití při predikci zemětřesení a dalších vybraných jevů a případně i pro rozlišení jednotlivých typů těchto jevů. K tomuto účelu bude prováděno dlouhodobé měření EME v jeskyních v České republice a v Alpách v Rakousku a získané výsledky budou korelovány s výsledky dalších metod využívaných v geologii. Důležitou součástí práce bude provedení rozboru vzniku a šíření EME ve sledovaných materiálech a návrh a ověření pokročilých metod pro zpracování a vyhodnocení měřených signálů. Doktorand bude během své výzkumné práce zapojen do vědeckovýzkumné spolupráce s Ústavem struktury a mechaniky hornin AV ČR, v.v.i.

    Školitel: Koktavý Pavel, prof. Ing., CSc. Ph.D.
  9. Zařízení pro sběr elektrické energie na bázi bezolovnaté piezoelektrické keramiky

    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.

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

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

Ročník 1, zimní semestr

Kód Název J. Kr. Sem. Pov. Uk. Sk. Ot.

Volitelný oborový
FEKT-DET1 Elektrotechnické materiály, materiálo... cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DEE1 Matematické modelování v elektroenerg... cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DME1 Mikroelektronické systémy cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DTK1 Moderní síťové technologie cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DRE1 Návrh moderních elektronických obvodů cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DFY1 Rozhraní a nanostruktury cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DTE1 Speciální měřicí metody cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DMA1 Statistika. stochastické procesy, ope... cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DAM1 Vybrané kapitoly řídicí techniky cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DVE1 Vybrané statě z výkonové elektroniky ... cs  4  zimní VO drzk   ano
FEKT-DBM1 Vyšší metody zpracování a analýzy obrazů cs  4  zimní VO drzk   ano

Volitelný všeobecný
FEKT-DJA6 Angličtina pro doktorandy cs  4  zimní VV drzk   ano
FEKT-DRIZ Řešení inovačních zadání cs  2  zimní VV drzk   ano
FEKT-DEIZ Vědecké publikování od A do Z cs  2  zimní VV drzk   ano
 


Ročník 1, letní semestr

Kód Název J. Kr. Sem. Pov. Uk. Sk. Ot.

Volitelný oborový
FEKT-DTK2 Aplikovaná kryptografie cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DMA2 Diskrétní procesy v elektrotechnice cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DME2 Mikroelektronické technologie cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DRE2 Moderní digitální bezdrátová komunikace cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DTE2 Numerické úlohy s parciálními diferen... cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DFY2 Spektroskopické metody pro nedestrukt... cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DET2 Vybrané diagnostické metody, spolehli... cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DAM2 Vybrané kapitoly měřicí techniky cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DBM2 Vybrané problémy biomedicínského inže... cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DEE2 Vybrané problémy z výroby elektrické ... cs  4  letní VO drzk   ano
FEKT-DVE2 Vybrané statě z elektrických strojů a... cs  4  letní VO drzk   ano

Volitelný všeobecný
FEKT-DJA6 Angličtina pro doktorandy cs  4  letní VV drzk   ano
FEKT-DCVP Citování ve vědecké praxi cs  2  letní VV drzk   ano
FEKT-DRIZ Řešení inovačních zadání cs  2  letní VV drzk   ano
 


Ročník 1, celoroční

Kód Název J. Kr. Sem. Pov. Uk. Sk. Ot.

Povinný
FEKT-DQJA Zkouška z angličtiny před státní dokt... cs  4  celoroční P drzk   ano