Prezenční studium

4 roky

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Předseda :
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.
Člen interní :
prof. RNDr. Petr Dub, CSc.
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D.
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D.
prof. RNDr. Pavel Šandera, CSc.
Člen externí :
RNDr. Antonín Fejfar, CSc.
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D.

Cílem doktorského studia v navrhovaném programu je příprava vysoce vzdělaných odborníků v oblasti fyzikálního inženýrství a nanotechnologií s dostatečnou zahraniční zkušeností, kteří budou schopni vykonávat samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou činnost v akademické či aplikační sféře u nás i v zahraničí. Studium je založeno na vlastní tvůrčí a výzkumné práci doktorandů na úrovni standardně požadované na zahraničních pracovištích v oblastech výzkumu realizovaného na školicím pracovišti a podporovaného národními a mezinárodními projekty. Jedná se tyto oblasti aplikované fyziky: fyzika povrchů a nanostruktur, světelná a částicová optika a mikroskopie, konstrukce fyzikálních přístrojů a zařízení, mikromechanika materiálů.

Absolvent má znalosti, dovednosti a kompetence pro vlastní tvůrčí činnost v některé z oblastí, v nichž se realizují výzkumné aktivity školicího pracoviště. Jde o aplikace fyziky zejména v oblasti fyziky povrchů a nanostruktur, dvoudimenzionálních materiálů, nanoelektroniky, nanofotoniky, mikromagnetismu a spintroniky, biofotoniky, pokročilé světelné mikroskopie a spektroskopie, elektronové mikroskopie, laserové nanometrologie a spektroskopie, počítačem řízené rentgenové mikro a nanotomografie, mikro a nanomechaniky, vývoje technologických a analytických zařízení a metod pro mikro/nanotechnologie. K vysoké úrovni vzdělávání přispívá možnost využití personálního a materiálního zázemí poskytovaného výzkumnou infrastrukturou CEITEC a rovněž rozsáhlá spolupráce s významnými zahraničními pracovišti. To garantuje, že absolvent je schopen prezentovat ústně i písemně výsledky své práce a diskutovat o nich v angličtině. Vzhledem k vysokým odborným kompetencím a flexibilitě absolventi nalézají uplatnění jak v oblasti výzkumu na univerzitách a v jiných výzkumných institucích u nás i v zahraničí, tak v high-tech firmách v pozicích výzkumníků, vývojářů, konstruktérů či vedoucích týmů.

Vzhledem k vysokým odborným kompetencím a flexibilitě absolventi nalézají uplatnění jak v oblasti základního a aplikovaného výzkumu na univerzitách a v jiných výzkumných institucích u nás i v zahraničí, tak v hight-tech firmách v pozicích výzkumníků, vývojářů, konstruktérů či vedoucích týmů.

Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují:
ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT,
SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně),
SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně.
Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.

Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.

Předkládaný doktorský studijní program představuje nejvyšší stupeň vzdělávání v oblasti fyzikálního inženýrství a nanotechnologií. Navazuje na akademiky zaměřený bakalářský a navazující magisterský studijní program „Fyzikální inženýrství a nanotechnologie“, které jsou uskutečňované na FSI VUT.

1. Aplikace tvarovaných elektronových svazků

   V rámci tohoto projektu bude PhD student studovat aplikace tvarovaných svazků v elektronové mikroskopii a spektroskopii. Student se zaměří na rychlé a nepoškozující zobrazování a spektroskopii, měření nízkoenergiových excitací za hranicí obvyklých výběrových pravidel, a na studium optického dichroismu; to vše až na atomární úrovni.

   Školitel: Konečná Andrea, doc. Ing., Ph.D.

2. Energiový filtr elektronového svazku

   Zdroje elektronů využívané v elektronových mikroskopech generují svazek s rozdělením energií, jehož šířka je charakteristická pro daný zdroj. Nízký rozptyl energií je pro mikroskopické techniky výhodný, neboť zejména při nízkých hodnotách urychlovacího napětí je příspěvek chromatické vady významným faktorem limitujícím rozlišovací schopnost. Cílem dizertační práce bude návrh energiového filtru pro elektronový svazek, který umožní zúžení rozdělení energií v elektronovém svazku emitovaném z Schottkyho zdroje a jeho realizace ve spolupráci s firmou TESCAN.

   Školitel: Zlámal Jakub, Ing., Ph.D.

3. In-situ příprava a modifikace dvourozměrných nanostruktur

   Experimentální studium růstových módů nanostruktur je z mnoha důvodů obtížné. Přes tyto obtíže bylo největších pokroků dosaženo použitím technik umožňujících pozorovat růst nanostruktur v reálném časem (pomocí mikroskopie i spektroskopie). Naše skupina disponuje značným know-how v oblasti použití elektronové mikroskopie v reakčních podmínkách a v reálném čase. Cílem této disertační práce bude studovat růstové módy dvourozměrných nanostruktur (silicén, fosforén, selenidy transitních kovů atd.) pomocí špičkového experimentálního vybavení, dále studium interakce těchto materiálů s elektrony, jejich oxidace a modifikace (např. tvorba Janus monovrstev).

   Školitel: Kolíbal Miroslav, doc. Ing., Ph.D.

4. Korektor optických vad pro elektronový mikroskop

   Rotačně symetrické elektromagnetické čočky používané pro zobrazování v elektronové mikroskopii jsou zatíženy vadami zobrazení, které limitují jejich rozlišovací schopnost. V literatuře bylo popsáno několik fyzikálních principů, které umožňují vady elektromagnetických čoček korigovat. Korekce zobrazení lze dosáhnout např. multipolovým elektromagnetickým polem, fázovou destičkou tvořenou pevnou látkou či polem, elektrostatickým zrcadlem a dalšími. Na některých typech elektronových mikroskopů byly korekční systémy úspěšně realizovány (např. hexapolový korektor pro sférickou vadu v transmisním mikroskopu). Dizertační práce bude zaměřena na metodiku korekce zobrazovacích vad a návrh korekčního systému pro elektronový mikroskop ve spolupráci s firmou TESCAN.

   Školitel: Zlámal Jakub, Ing., Ph.D.

5. Korelativní analýza materiálů s širokým zakázaným pásem

   Materiály s širokým zakázaným pásem se staly díky novým, pokročilým způsobům výroby objemových krystalů významným směrem technologického vývoje ve výkonové elektronice. Zejména SiC a GaN se stávají významnými souputníky stále dominantního křemíku. Současné know-how materiálových vlastností však není tak vyvinuté jako u křemíku a je zde mnoho nezodpovězených otázek. Student se bude soustředit na analýzu zejména defektů v SiC a GaN metodami korelativní mikroskopie a spektroskopie. Součástí práce bude i využití těchto materiálů k realizaci nového konceptu v elektronice/optoelektronice. Nutnou podmínkou je základní znalost fyziky pevných látek, a principů relevantních spektroskopických technik k analýze těchto materiálů. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s Thermo Fisher Scientific, případně Onsemi.

   Školitel: Kolíbal Miroslav, doc. Ing., Ph.D.

6. Miniaturizovaná sestava na čipu pro levitaci a chlazení nanoobjektů

   Doktorská disertační práce bude zaměřená na miniaturizaci sestavy pro levitaci nanoobjektů s využitím opracovaných optických vláken, povrchových mikrostruktur a nanostruktur. Cílem je vytvořit funkční čip pro zachycení nanočástice, zchlazení jejích mechanickým pohybových modů a najít experimentální limity pro dosažení základního kvantového stavu zchlazené nanočástice. V rámci doktorandské disertační práce se bude realizovat unikátní experimentální sestava v Ústavu přístrojové techniky Akademie věd České republiky v Brně (ÚPT) s využitím pokročilých nanotechnologií v ÚPT a laboratořích CEITEC v Brně. Předpokládá se, že doktorand/ka bude realizovat experimenty, analyzovat a interpretovat výsledky. ÚPT zajistí mzdové a materiální podmínky pro práci na období 4 let a mezinárodní kontakty doktoranda s odborníky z předních světových laboratoří.

   Školitel: Jákl Petr, Ing., Ph.D.

7. Příprava tvarovaných elektronových svazků

   V rámci tohoto projektu bude PhD student studovat aplikace tvarovaných svazků v elektronové mikroskopii a spektroskopii. Student se zaměří na rychlé a nepoškozující zobrazování a spektroskopii, měření nízkoenergiových excitací za hranicí obvyklých výběrových pravidel, a na studium optického dichroismu; to vše až na atomární úrovni.

   Školitel: Konečná Andrea, doc. Ing., Ph.D.

8. Růst organických polovodičů na slabě interagujících substrátech

   Cílem doktorského studia je popsat a optimalizovat růst organických polovodičů na grafenu s cílem vytvořit grafenový varistor.

   Školitel: Čechal Jan, prof. Ing., Ph.D.

9. Semiklasická optomechanika s více nanoobjekty

   Doktorská disertační práce bude experimentálně rozvíjet novou a perspektivní problematiku chladných nanočástic levitujících ve vakuu a řízeně interagujících s laserovým svazkem. Výhoda takového uspořádání je v tom, že interakce nanočástic s termálním okolím je minimalizována a probíhá dominantně prostřednictvím koherentních fotonů laserového svazku nebo fotonů rozptýlených částicemi. Rozložení toku fotonů v laserovém svazku lze řízeně měnit v prostoru i čase a tím řídit dynamiku nanočástic v prostoru. Tímto způsobem lze nanočásticím odebírat mechanickou energii a snižovat amplitudu jejich výchylek až na pomezí mezi klasickým a kvantovým chováním. Popsaný experimentální systém umožní pozorování unikátních fyzikálních efektů na pomezí klasické a kvantové fyziky a směřuje k novátorské realizaci kvantových technologií s objekty mnohem většími než atomy. V rámci doktorandské disertační práce se bude realizovat unikátní experimentální sestava v Ústavu přístrojové techniky Akademie věd České republiky v Brně (ÚPT), která umožní zachytit více nanočástic, odebírat jim mechanickou energii a rychle v čase měnit prostorové rozložení intenzity a fáze v chytacích laserových svazcích. Cílem práce bude sledovat chování nanočástic na pomezí klasické a kvantové fyziky. Předpokládá se, že doktorand bude realizovat experimenty, analyzovat a interpretovat výsledky. ÚPT zajistí mzdové a materiální podmínky pro práci na období 4 let a mezinárodní kontakty doktoranda s odborníky z předních světových laboratoří.

   Školitel: Brzobohatý Oto, Mgr., Ph.D.

1. kolo (podání přihlášek od 17.04.2023 do 28.05.2023)

1. Růst organických polovodičů na slabě interagujících substrátech

   Tranzistory s proměnnou energiovou bariérou na bázi grafenu představují slibnou koncepci organických polovodičových zařízení s několika výhodami, tj. vysokým řídicím proudem, vysokorychlostním provozem, flexibilitou a škálovatelností, přičemž jsou méně náročné na litografii. Tento výzkum však vyžaduje víceúrovňový experimentální přístup, neboť substrát určuje růst prvních vrstev, což následně ovlivňuje růst tenkých vrstev. Cílem doktorského studia je popsat a optimalizovat růst organických polovodičů na grafenu od monovrstev po vícevrstvé. Experimentální výzkum v rámci doktorského studia je zaměřen na pochopení kinetiky jevů depozice/samosestavování organických molekulárních polovodičů v závislosti na teplotě, toku a dopování grafenu. Budeme využívat řadu komplementárních technik včetně mikroskopie nízkoenergetických elektronů, rentgenové a ultrafialové fotoelektronové spektroskopie a skenovací tunelovací mikroskopie, které budou integrovány do jediného komplexního systému v ultravysokém vakuu. Studium je podpořeno běžícím projektem GAČR.

   Školitel: Čechal Jan, prof. Ing., Ph.D.