Bachelor's Thesis

System for the characterization of semiconductor heating layers

Final Thesis 5.59 MB Appendix 3.52 MB

Author of thesis: Bc. Vladimír Mikluš

Acad. year: 2023/2024

Supervisor: Ing. Soňa Šedivá, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jakub Krejčí

Abstract:

The bachelor thesis deals with the design, preparation and operation of a system for the characterization of semiconductor heating layers. The general structure of the designed system, measurement methodology, parameters of the used instruments, measurement algorithms, general hardware and software solutions are addressed. With this system it is
possible to obtain the necessary data used to assess the potential degradation of the deposited heating layers, imperfections of the technological process of production including the overall design of the produced samples.

Keywords:

Semiconductor heating layers, GPIB, SCPI, Python, spatially resolved temperature

Date of defence

11.06.2024

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obhájil bakalářskou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy odpověděl na dotazy. Student odpověděl na otázky týkající se GPIB převodníku, prezentoval některé části kódu, vypočítal nejistotu pro měřený bod a odpověděl na položené otázky ohledně materiálů topnéhého tělesa.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

doc. Ing. Jan Mikulka, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jiří Fialka, Ph.D. (člen)
Ing. Ilona Janáková, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Macho, Ph.D. (člen)
Ing. Soňa Šedivá, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Soňa Šedivá, Ph.D.

Cílem bakalářské práce, která byla vypsána ve spolupráci z Ústavem fyziky FEKT VUT, bylo seznámit se s problematikou charakterizace polovodičových topných vrstev a navrhnout a realizovat pracoviště pro řízené napájení topných vzorků a měření jejich parametrů.
Student ve své práci splnil všechny body zadání. Bakalářská práce navazovala na semestrální práci, kde student popsal stávající řešení a návrh měřicího pracoviště. Během letního semestru pak intenzivně pracoval na realizaci a odzkoušení dvou pracovišť - pro měření odporu vzorku a pro teplotní charakterizaci vzorku.
Student pracoval samostatně a iniciativně. Konzultace využíval jak s konzultantem práce, tak s vedoucí práce.
Rozsah práce je 47 stran od úvodu po závěr, což odpovídá požadavkům kladeným na bakalářskou práci. Při kontrole v systému Theses nebyla zjištěna zásadní shoda s jinými porovnávanými dokumenty.
Doporučuji práci k obhajobě. Points proposed by supervisor: 91

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jakub Krejčí

Cílem bakalářské práce studenta Mikluše byla příprava a zprovoznění automatizovaného pracoviště pro charakterizaci polovodičových topných vrstev. Náročnost zadání považuji za mírně nadprůměrnou.
Rozsah práce je 47 stran a většina je věnována popisu hardwaru, softwaru, měřených prvků a pouze krátká část vývojovým prostředím či výběru měřicích zařízení. Podkapitole „Standard SCPI“ mohl být věnován větší prostor, například by v textu bylo vhodné uvést ukázku příkazů, které student v programu používá. Navíc tato podkapitola je společně s podkapitolou „Programovací jazyk Python“ umístěna v kapitole Systém pro charakterizaci topných vrstev – zde se domnívám, že by podkapitoly mohly být zařazeny jinam, nebo by hlavní kapitole mohl být vybrán vhodnější název.
Kvůli limitacím je měřicí systém nakonec rozdělen na 2 dílčí systémy, z nichž je každý popsán blokových schématem, metodikou měření, hardwarem a algoritmem. Byť je popis systematicky rozdělen, tak celkově není konzistentní, je zmatečný, občas se některé věty opakují, některé věty nepřináší nové poznatky a lepší představu jsem získal až po druhém přečtení. Kromě vývojových diagramů se bakalářská práce více neváže ke kódu, zde by bylo vhodné uvést krátkou ukázku kódu a jeho vysvětlení. Volba převodníku GPIB-USB je zdůvodněna pouze jako „snadně dostupný“ a navíc je tento aktivní převodník opakovaně chybě označován jako „redukce“.
Popis programu na straně 46 nelze považovat za nekompletní, popisovaný režim Manual je v obrázku 4.16, ale obrázek programu pro režim Automatic v práci chybí, byť je v textu popisován.
Studentovi k ověření systému zůstal pouze 1 testovaný vzorek, který byl v průběhu měření poškozen, tedy měření nedoběhlo celé. Ale z pohledu do té doby získaných dat lze systém označit za funkční. Student se vypořádal s určitými výzvami jako například přenesení výkonu na měřený prvek či experimentální zjištění emisivity vzorku. Zdůrazňuje, že přesná hodnota teploty není důležitá, rozhodující je homogenita teploty na vzorku. U dalších částí jako měření odporu nebo výkonu tuto nedůležitost nezmiňuje, ale míra přesnosti také není zmíněna – bylo by vhodné kvantifikovat nejistotu výsledku.
Práci považuji za původní a student pracuje s literaturou na průměrné úrovni – čerpá z několika knih, návodů k přístrojům a dalších internetových zdrojů.
Všechny body zadání považuji za splněné, určitou výtku mám bodu 4, kdy nedošlo k vytvoření automatizovaného pracoviště, ale poloautomatizovaného, jelikož nastavování výkonu zdroje provádí obsluha ručně. Vzhledem k předem zmíněnému poškození vzorku to lze považovat za adekvátní omezení, jelikož obsluha zároveň přípravek kontroluje. Tato situace však je řešitelná, jelikož používaný zdroj je možné vzdáleně analogově ovládat jiným zdrojem a obsluha by figurovala pouze jako kontrola a mohla měření stiskem tlačítka zastavit.
Student prokázal bakalářské schopnosti a bakalářskou práci hodnotím 75 body, stupněm C. Topics for thesis defence:
  1. 1. Komplexněji vysvětlete volbu GPIB převodníku vůči rozhraní RS232.
  2. 2. Uveďte ukázku části kódu (například z nastavení přístrojů) a popište některé příkazy.
  3. 3. Pro měření výkonu nebo odporu vyjmenujte chyby jednotlivých měřicích přístrojů a vypočtěte nejistotu některého z měřených bodů.
Points proposed by reviewer: 78

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová