Prezenční studium

4 roky

doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

1. AI řízený experiment: návrh autonomního systému pro inteligentní měření a analýzu napěťových a proudových fluktuací v senzorech

   Cílem disertační práce je vývoj inteligentního autonomního systému, který využívá metody umělé inteligence pro návrh, řízení a vyhodnocování šumových měření v senzorových strukturách. Práce propojuje nízkofrekvenční šumovou spektroskopii s moderními technikami strojového učení a aktivního učení , čímž umožňuje návrh experimentů s maximálním informačním přínosem. Systém bude schopen analyzovat výstupní šumové signály, formulovat hypotézy o mechanismech šumu, optimalizovat parametry měření a samostatně řídit další experimentální kroky. Výsledkem je inteligentní měřicí platforma – základ pro budoucí autonomní laboratoře zaměřené na pokročilou charakterizaci senzorů. Cíle - Navrhnout a realizovat metody AI pro identifikaci šumových komponent a jejich korelaci s fyzikálními jevy v senzorech. - Vyvinout systém pro aktivní návrh experimentů – výběr měřicích podmínek na základě prediktivních modelů (např. Bayesovské optimalizace). - Ověřit funkčnost systému na reálných šumových datech v různých senzorových strukturách (např. OECT, elektrochemické senzory). - Vyhodnotit přínos AI řízení oproti klasickému přístupu k experimentálnímu návrhu.

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

2. Elektrodové materiály pro sodno-iontové akumulátory

   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.

   Školitel: Kazda Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

3. Elektronová litografie pro nanovýrobu

   Téma disertační práce se zaměřuje na elektronovou litografii jako klíčovou technologii pro výrobu nanostruktur s vysokým rozlišením. Zkoumá její využití při vytváření nanoelektronických prvků jako jsou kvantové tečky, nanooptické prvky a plasmonické struktury s funkčními vlastnostmi. Cílem je posunout hranice nanovýroby směrem k optickým nanoprvkům a rozšířit její aplikační potenciál. Doktorské téma bude vedeno na pracovišti Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR (školící pracoviště VUT) a bude podpořeno projektem GA ČR pod reg. číslem 25-19981L.

   Školitel: Knápek Alexandr, doc. Ing., Ph.D.

4. Experimentální metody pro realizaci grafenových kontaktů s polovodiči s konečnou šířkou pásu

   Téma disertační práce se zabývá litografickými metodami pro implementaci grafenových kontaktů k polovodičům s konečnou šířkou zakázaného pásu. Zaměřuje se na optimalizaci procesů nanofabrikace, charakterizaci elektronových a optických vlastností vzniklých struktur a jejich potenciální využití v nanoelektronických a optoelektronických aplikacích. Cílem je přispět k rozvoji spolehlivých a škálovatelných technologií propojujících grafen s polovodičovými materiály pro nové generace zařízení. Doktorské téma bude vedeno na pracovišti Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR (školící pracoviště VUT) a bude podpořeno projektem GA ČR pod reg. číslem 25-19981L.

   Školitel: Knápek Alexandr, doc. Ing., Ph.D.

5. Moderní návrhové přístupy pro radiačně odolné digitální integrované obvody v náročných prostředích

   Tato disertační práce je zaměřena na výzkum a implementaci moderních přístupů k návrhu digitálních integrovaných obvodů určených pro provoz v prostředí s vysokou úrovní radiace. Cílem práce je prozkoumat současné výzvy a omezení v oblasti návrhu elektronických systémů pro vesmírné mise a navrhnout inovativní řešení, která zlepší spolehlivost, radiační odolnost, energetickou účinnost a míru integrace. V průběhu práce budou analyzovány stávající metodiky návrhu integrovaných obvodů pro kosmické aplikace a identifikovány klíčové oblasti, ve kterých je potřeba inovace. Na základě této analýzy budou navrženy a implementovány nové techniky a algoritmy, které tyto výzvy řeší a posouvají stav poznání v oblasti návrhu radiačně odolných obvodů pro vesmírné aplikace.

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

6. Nová metoda sledování životních funkcí zvířat

   Proveďte rešerši stávajících způsobů sledování a diagnostiky životních funkcí zvířat se zaměřením zejména na psy a kočky. Navrhněte novou metodu/systém sledování životních funkcí jako je teplota, tep případně glukóza v krvi. Celý systém musí být autonomní z hlediska napájení a velmi miniaturní, aby jej bylo možné zavést pod kůži zvířete. Komunikace musí být zajištěna bezdrátově s nadžazeným systémem. Systém navrhněte jako integrovaný obvod, navrhněte layout, nechte vyrobit a proveď praktická měření pro ověření zadání.

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

7. Nové elektrodové materiály pro Li-ion a post-lithno iontové akumulátory

   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. Tyto materiály budou studovány pomocí nově vyvíjených technik, které umožňují sledovat děje probíhajících na elektrodách při cyklování.

   Školitel: Kazda Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

8. Nové přístupy v charakterizaci transportu náboje u elektrochemických tranzistorů

   Práce je zaměřena na studium nových neortodoxních přístupů, vycházejících i ze strojového učení, k vyhodnocení fyzikálních měření transportních charakteristik u elektrochemických tranzistorů na bázi iontových kapalina a tranzistorů s grafénovým kanálem. Krom klasické charakterizace bude dán důraz i na fluktuaci transportu nosiče náboje. Organické vzorky jsou připravovány na pracovišti ZČU v Plzn, kde práce navazuje na dlouhodobou spolupráci mezi pracovišti. Grafénové vzorky jsou připravovány na UFYZ. Student pracující na tomto tématu bude zapojen i do dalších projektů základního a aplikovaného výzkumu na UFYZ s odpovídajícím finančním ohodnocením včetně stipendia, a to nejméně ve výši 1.25 násobku minimální mzdy.

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

9. Nové struktury laditelných analogových obvodů využívající technologii SOI

   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. Jedná se o téma, které bude řešeno v rámci spolupráce s Taiwanskými partnery.

   Školitel: Kledrowetz Vilém, doc. Ing., Ph.D.

10. Stanovení vlivu neznámého zatížení akumulátoru během jeho provozu

    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.

    Školitel: Kazda Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

11. Tranzistory se vzduchový/vakuovým kanálem a jejich elektrická charakterizace

    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.

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

12. Využití akustické emise pro monitorování integrity a stability pedikulárních šroubů v ortopedických implantátech

    Pedikulární šrouby představují klíčovou součást stabilizačních systémů páteře, kde zajišťují mechanickou fixaci a podporu při léčbě degenerativních, traumatických a onkologických onemocnění. Úspěšnost těchto implantátů je výrazně ovlivněna jejich primární a dlouhodobou stabilitou. Jedním z hlavních rizik je uvolnění šroubů v kostní tkáni, což může vést k selhání implantátu a nutnosti revizní operace. Cílem této disertační práce je výzkum a vývoj metodiky využití akustické emise (AE) jako neinvazivního diagnostického nástroje pro včasnou detekci mikroposunů, prasklin a dalších degradačních procesů v oblasti rozhraní pedikulárního šroubu a kostní tkáně. Studie se zaměřuje na laboratorní simulace mechanického zatěžování pedikulárních šroubů v syntetické i biologické kostní tkáni, analýzu generovaných AE signálů a jejich korelaci se změnami mechanické stability. Výsledky by měly přispět k vývoji inteligentních implantátů nebo senzorických systémů schopných monitorovat stav fixace v reálném čase. Navržená metodika by mohla významně zvýšit bezpečnost a spolehlivost páteřních implantátů a umožnit personalizovanější přístup k péči o pacienty po implantaci pedikulárních šroubů.

    Školitel: Sobola Dinara, doc. Mgr., Ph.D.