Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
studijní program
Fakulta: FEKTZkratka: DPC-METAk. rok: 2023/2024
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
Práce se zabývá zkoumáním vlivu prostředí na stavební konstrukce a materiály pomocí metody Akustické emise a částečně i elektromagnetické emise.
Školitel: Holcman Vladimír, doc. Ing., Ph.D.
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.
Perovskity jsou jedním z nejperspektivnějších materiálů pro získávání energie. Díky jejich vlastnostem a laditelnosti tak pokrývají široké spektrum aplikací od senzorů až po fotovoltaické články. V dnešní době z hlediska efektivity jsou jedním z nejrychleji vyvíjených typů solárních článků vůbec. V průběhu několika málo let již dokázaly překonat efektivitu běžně dostupných křemíkových článků a stávají se tak velice nadějnými alternativními zdroji energie. Pozornost se tedy ubírá ke zdokonalení této technologie a úsilí zachovat si jejich stabilní stav. Velmi žádoucí je pak snaha o minimalizaci různých degradačních procesů a vhodná volba jejich struktury. Cílem této práce je zkoumání stárnutí různých typů perovskitů, jako generátorů energie při odlišných teplotních i atmosférických podmínkách a fyzikální popis těchto mechanismů. Bude provedena analýza jak struktury, tak i elektrických vlastností materiálu. Jako výstup je očekáván i případný popis řešení, redukce a zpomalení několika vybraných degradačních procesů.
Školitel: Papež Nikola, Ing., Ph.D.
Práce se zabývá různými metodami měření dielektrické konstanty a dielektrických ztrát na keramických prášcích. Jedná se o poměrně složitý úkol, kdy se bude vycházet ze dvou metod měření, které již existují. První metoda je založená na bázi směsné metody míchání keramického prášku s epoxidem, a druhá metoda vychází z dielektro-phoretické principu. Nicméně získané výsledky obou metod jsou spekulativní a je snaha najít novou techniku měření, popřípadě modifikovat již tyto známé metody.
Dizertační práce bude zaměřena na výzkumu a vývoji v oblasti elektrodových materiálů pro sodno-iontové akumulátory. Cílem dizertační práce je syntetizovat a elektrochemicky charakterizovat elektrodové materiály pro sodno-iontové akumulátory založené sloučeninách sodíku, niklu a manganu a dále optimalizovat jeho vlastnosti za účelem dosažení co nejlepších elektrochemických vlastností (kapacity, zatížitelnosti, živostnosti).
Školitel: Kazda Tomáš, doc. Ing., Ph.D.
Náplní doktorské práce bude studium, syntéza, srukturní a elektrochemická charakterizace sodno-iontových článků. Sodíkové baterie jsou typem dobíjecí baterie, která jako nosič náboje používá ionty sodíku namísto tradičních iontů lithia. Ve srovnání s lithium-iontovými bateriemi mají sodíkové baterie nižší náklady a bohatší zásoby sodíku jako suroviny. V současné době však mají sodíkové baterie nižší energetickou hustotu a stabilitu při cyklování, což je činí méně praktickými pro vysoce výkonné aplikace. I přes tyto problémy jsou sodíkové baterie velkým příslibem jako potenciální alternativa k lithium-iontovým bateriím, zejména pro stacionární aplikace skladování energie.
Školitel: Čech Ondřej, Ing., Ph.D.
Organický elektrochemický tranzistor je typickým příkladem užitím iontové kapaliny u elektronické součástky. Cílem práce je studie a popis transportních charakteristik s důrazem na fluktuaci transportu nosiče náboje. Vozrky budou připravovány na pracovišti ZČU v Plzni. Práce navazuje na dlouhodobou spolupráci mezi pracovišti a dále na dlouhodobý výzkum šumu v ve FET na UFYZ.
Školitel: Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D.
Práce bude zaměřena na studium degradace keramických materálů používaných pro vrstvové keramické kondenzátory (MLCC). Materiály vykazují značnou nestabilitu v čase a v elektrickém poli. Výstupem práce by měl být model odhadu životnosti MLCC vycházející z fyzikálních procesů v materiálech.
Školitel: Sedláková Vlasta, doc. Ing., 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. Práce je součástí projektu základního výzkumu GAČR.
Práce je zaměřena na studium pokročilých elektrodových materiálů pro kladné elektrody Li-ion a post-lithno iontových akumulátorů. V rámci práce budou studovány materiály na bázi uhlíko-kovových struktur a vysoce-entropických oxidů s cílem dosažení co nejvyšší elektrochemické aktivity a stability při cyklování.
Výzkum zabývající se optickými , mechanickými a dielektrickými vlastnostmi stávajících a alternativních pouzdřících materiálů použtívaných při výrobě fotovoltaických modulů.
Školitel: Vaněk Jiří, doc. Ing., Ph.D.
Tématem doktorského studia bude výzkum moderních post-lithno iontových baterií, zejména baterií lithium-sírá sodík-síra. Součástí práce bude syntéza kompozitních elektrodových materiálů a elektrolytů, jejich strukturní a elektrochemická charakterizace.
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.
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.
Práce bude zaměřena na studování vlivu různého typu zatížení (vyšší/nižší teplota, přesah pracovního okna horní/dolní, vyšší zatížení) na provozní charakteristiky akumulátoru. Budou testovány Li-ion akumulátory s různou chemii elektrod u nichž bude docházek kromě standardního cyklování k výše zmíněným zatížením. Následně bude monitorován vliv těchto zatížení na provozní charakteristiky akumulátorů a pomocí strojového učení bude vytvářen model predikující vlastnosti vybraných akumulátorů v případě že by u nich došlo k určitému typu zatížení či jejich kombinaci a který může sloužit k určení zátěže, které byl vystaven neznámí akumulátor během jeho provozu. Téma řešeno ve spolupráci se Škodou Auto a může být zaštítěno stipendiem ze strany Škoda Auto.
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.
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, prof. Ing. et Ing., Ph.D. et Ph.D.
Motivací práce je rozvoj vakuové nanoelekroniky, která čekou v této dekádě raketový vzzestup. Cílem práce je hluboké porozumnění mechanismu transportu elektrického náboje u tranzistorů se vzduchovém/vakuovým kanálem. Součástí práce je návrh těchto nanostruktur ve spolupráci s Ústave přístrojové techniky AVČR, kde jsou tyto tranzistory připravovány.
Náplní tohoto tématu doktorského studia je zkoumání Fentonovy reakce a interakce oxidů železa a FeC na molekulární úrovni s vodními kontaminanty, jako například metyl oranž, metyl blue, rhodamine a podobně. Pro fixaci za účelem udržení katalytického materiálu na jednom místě a jeho jednodušší recyklaci je využita membrána z polyvinylidene fluoridu (PVDF) nebo polymeru podobných potřebných vlastností. Důležitý je také vliv ultrafialového záření na dezinfekční schopnosti katalytického filtru.
Školitel: Kaspar Pavel, Ing., Ph.D.
Práce se zabývá novými metodami konstrukce elektronických zařízení pro kosmický průmysl s ohledem na radiační i EMC odolnost. Práce by řešila odolnost i softwarovou při konstrukci zařízení.
Školitel: Háze Jiří, doc. Ing., Ph.D.
Cílem práce je detailní seznámení se s vlastnostmi moderních technologií SOI a z toho plynoucími možnostmi přelaďování parametrů analogových bloků používaných v převodnících AD. Výstupem práce budou nové struktury analogových obvodů navržené na tranzistorové úrovni a jejich verifikace pokročilými analýzami zohledňující lokální i globální rozptyl procesu.
Školitel: Kledrowetz Vilém, doc. Ing., Ph.D.
V práci bude řešena problematika degradačních procesů a mezních stavů u výrobků vyrobených technologií 3D tisku. Výzkum bude zaměřen na posouzení vlivu vnějšího prostředí (světlo, teplota, vlhkost), které se podílí na vzniku a průběhu degradačních procesů v materiálu. Při zkoumání daného tématu bude provedena řada experimentálních měření s cílem posoudit změny v mechanický a elektrických vlastnostech zkoumaných materiálů. Experimentální měření bude doplněno o nedestruktivní metodu akustické emise, u které se bude kvantifikovat její optimální použití v daném výzkumu. Výsledkem vědecké práce bude soubor poznatků, které přispějí pro následné aplikační využití v celé řadě průmyslových aplikací. Dílčí výstupy z experimentů mohou být doplněny o simulace s určitým stanoveným omezením.
Školitel: Binar Tomáš, doc. Ing., Ph.D.
V oblasti vysokonapěťových hmot pro Li-ion akumulátory jsou v současné době hojně používány jako katody elektrodové hmoty s vysokým obsahem kobaltu kvůli jejich vynikající stabilitě a vysoké energetické hustotě. Současně je snahou omezit použití kobaltu vzhledem k jeho vzácnému výskytu, toxicitě a vlivu těžby na okolní prostředí. Cílem práce je proto syntéza nových katodových hmot s nízkým obsahem kobaltu nízkoteplotní metodou Spray-dry s následnou vysokoteplotní kalcinací. Dlouhodobou životnost plánujeme podpořit využitím dopování katodových struktur kationty vybraných kovů a dobrou výkonostní odezvu chceme zajistit nanostrukturní povahou syntetizovaných částic a nebo jejich povrchovou úpravou. Připravené vzorky budou v rámci práce komplexně charakterizovány z pohledu morfologie, struktury, elektrochemických vlastností ex-situ a in-situ metodami, které nejen prokáží unikátní vlastnosti, ale současně přinesou informace o strukturních změna v průběhu jejich života.
Školitel: Chladil Ladislav, Ing., Ph.D.
Doktorská práce je zaměřena na studium materiálů pro Li-ion a post-Li-ion akumulátory, a to jak ve formě samotných materiálů, tak studiu vnitřních struktur článků akumulátorů pomocí SEM a AFM v komoře mikroskopu. V rámci doktorské práce se student bude spolupodílet na návrzích nových zařízení pro SEM, která umožní tyto pokročilé analýzy Li-ion a post-Li-ion akumulátorů. Doktorská práce bude řešena ve spolupráci s firmou Thermo Fisher Scientific v rámci projektu Národní centra kompetence a student a bude podpořena úvazkem na tomto projektu.
Cílem práce je zvážit teoretické aspekty optimální detekce signálu a optimalizace algoritmů zpracování signálu.