Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FEKTZkratka: PP-FENAk. rok: 2011/2012
Program: Elektrotechnika a komunikační technologie
Délka studia:
Profil
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
Garant
prof. RNDr. Pavel Tománek, CSc.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Významnou roli v mnoha technologických zařízeních využívajících plazmové procesy hraje radiační přenos energie. Experimentální sledování je velmi obtížné, proto se často přistupuje k matematickému modelování. Pro teoretické modelování je nutná znalost absorpčních vlastností plazmatu. Cílem práce je shromáždit atomární a molekulární data, která budou sloužit jako vstupní data pro výpočet koeficientů absorpce vybraných druhů plazmatu. Jedná se o vyhledávání dat v dostupných databázích na Internetu, jejich počítačové zpracování, vytvoření vlastní databáze ve tvaru vstupních souborů pro další počítačové zpracování.
Školitel: Bartlová Milada, doc. RNDr., Ph.D.
Při výrobě křemíkových solární článků dochází vzhledem k jejich velké ploše ke vzniku množství nehomogenit a defektů. Ty potom snižují kvalitu článků a způsobují při provozu v solárních panelech i snížení jejich účinnosti, spolehlivosti a životnosti. Cílem práce bude diagnostika těchto lokálních defektů pomocí sledování jejich aktivity při elektrickém nebo optickém buzení. Zde budou studovány především charakteristiky emitovaného záření v závěrném i propustném stavu při elektrickém buzení (spektroskopie ve viditelné oblasti, infračervená spektroskopie), proudové fluktuace při napěťovém zatěžování, proudová odezva solárních článků na lokální optické buzení laserem (LBIC) a další charakteristiky. Výsledkem bude návrh a ověření metodiky diagnostiky solárních článků s využitím zmíněných metod. Doktorand bude během své výzkumné práce zapojen do vědeckovýzkumného projektu GAČR P102/10/2013 Fluktuační procesy v PN přechodech solárních článků.
Školitel: Koktavý Pavel, prof. Ing., CSc. Ph.D.
V současné době se zvyšují požadavky na environmentální kompatibilitu izolačních olejů používaných v silnoproudé elektrotechnice, zejména na jejich biodegradabilitu, ovšem při zachování dosavadních standardně požadovaných vlastností, tj. vysoké elektrické pevnosti, vysoké rezistivity, nízké permitivity, dlouhodobé stability a nízké ceny. Těmto požadavkům vyhovují rostlinné oleje (např. ze lnu či řepky olejné), především metylestery či etylestery, někdy i triglyceridy, eventuálně i jejich synteticky vyráběné analogy. Mnohdy lze pro elektroizolační účely použít i obvyklé komerčně dostupné motorové oleje. Předmětem studia budou dielektrické vlastnosti rostlinných olejů, určených pro použití v silnoproudé elektrotechnice. Zvláštní pozornost by měla být věnována jejich vhodnosti při nízkých teplotách a dopadu konkrétní chemické struktury na jejich elektrické vlastnosti. Zpracování tématu si bude vyžadovat experimentální práce při přípravě vzorků, teoretické studium možností dosažení nízkých permitivit i měření elektrických vlastností vytvořených materiálových systémů. K dispozici je vybavení laboratoře dielektrické relaxační spektroskopie na Ústavu fyziky FEKT VUT v Brně s frekvenčním rozsahem cca 10 - 10E9 Hz, včetně héliového kryostatu pro teplotní interval 10 - 500 K.
Školitel: Liedermann Karel, doc. Ing., CSc.
Studium strukturálních a optických modelů tkání s jednoduchým a vícenásobným rozptylem a s pravidelně a náhodně rozmístěnými rozptylovými centry. Studium polarizačních stavů vpřed a vzad rozptýleného světla.
Školitel: Hruška Pavel, doc. RNDr., CSc.
Cíle disertační práce spočívají ve vytvoření modelu fyzikálního principu elektro-ultrazvukové spektroskopie a v analýze korelace výsledků této metody s metodou elektromagnetické emise. Speciální pozornost bude dána experimentální studii horninových vzorků.
Školitel: Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D.
Využití mikroskopie v blízkém poli k nedestruktivní diagnostice a lokální charakterizaci optoelektronických součástek. Práce sestává z teoretické i experimentální části.
Školitel: Tománek Pavel, prof. RNDr., CSc.
Provedení analýzy vlastností submikronových vrstev oxidů wolframu a ušlechtilých kovů vhodných pro studenou emisi elektronů do vakua, optimalizace rozměrů hrotu při leptání. Kvalitativní rozbor vzniklé pásové struktury,analýza transportu nosičů a korelace mezi spektrální hustotou šumu a životností.
Školitel: Grmela Lubomír, prof. Ing., CSc.
Křemenné krystalové mikrovážky (QCM) patří do skupiny vysoce citlivých senzorů detekující chemické látky rozptýlené v plynném nebo kapalném prostředí. Tento typ senzoru je běžně používán biology a chemiky k monitorování chemických procesů. Jádrem QCM tvoří piezoelektrický krystal křemene, který osciluje na rezonanční frekvenci definovanou hmotnosti krystalu a ostatními parametry jako je geometrie, teplota atd. Elektrody krystalu jsou pokryty sorpční vrstvy s afinitou k molekulám detekované látky. Detekovaná látka (molekuly) reprezentují přírůstek hmotnosti a změnu viskózně elastických vlastností sorpční vrstvy, což vede ke změně rezonanční frekvence. Cíle této disertační práce jsou dvojího charakteru: teoretická a experimentální studie fluktuačních procesů v piezoelektrických senzorech a optimalizace návrhu QCM senzorů s ohledem na zisk jejich maximální citlivosti.
Vodivostní senzory jsou jedni z nejuniverzálnějších senzorů - detekují široké spektrum plynů a mohou být využívány v celé řadě různých aplikací. Práce se bude soustředit na vodivostní senzory a fluktuačními procesy, které vnikají v důsledku adsorpce molekul detekované látky. Cílem bude analýza těchto fluktuačních procesů v závislosti na koncentraci analyzovaných látek. Tato analýza může vylepšit selektivitu a citlivost vodivostních senzorů plynu a dále může optimalizace návrhu senzoru tak, aby se dosáhlo maximální citlivosti.
Studium energetických spekter nanostruktur a nanoprvků jako jsou kvantové tečky a kvantové dráty a získávat nové poznatky pomocí počítačového řešení Schroedingerovy rovnice se specifikovanými okrajovými podmínkami. Cílem je shrnout dosavadní počítačové postupy a předložit jejich zdokonalené modifikace. Předpokládá se využítí toolboxu PDE Matlab a metody konečných elementů FEM rozpracované v Comsolu Multiphysics.
Při diagnostice defektů v polovodičových materiálech a součástkách je klíčovou otázkou určení základních parametrů sledované struktury, které jsou dále využity pro zjišťování a popis defektů. V současné době existuje k tomuto účelu řada metod, které však dávají často značně rozdílné výsledky. Cílem práce bude výzkum pokročilých moderních metod určování takových parametrů, jako jsou součinitel nárazové ionizace, koncentrační profily příměsí v PN přechodech a dalších. Získané výsledky budou využity pro návrh a ověření vhodných metodik pro měření a vyhodnocení vybraných parametrů konkrétních materiálů (Si, GaAsP) a součástek (křemíkové solární články, polovodičové diody). Doktorand bude během své výzkumné práce zapojen do vědeckovýzkumného projektu GAČR P102/10/2013 Fluktuační procesy v PN přechodech solárních článků.
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 aproximační metody diskrétních ordinát (SN-aproximace) najít řešení rovnice přenosu záření, získané výsledky pro vyzářenou energii a tok záření pro vybrané druhy plazmatu srovnat s již známými výsledky získanými jinými aproximačními metodami (metodou parciálních charakteristik, difuzní aproximací), diskutovat výhodnost a použitelnost jednotlivých výpočetních metod.
Cílem práce je stanovení parametrů pastí v izolační vrstvě submikronových tranzistorů MOSFET na základě analýzy jejich šumových charakteristik, zejména šumu typu RTS (random telegraph noise). Experimentální část práce spočívá v měření teplotní závislosti šumu pomocí heliového kryostatu a studiu amplitudy a střední doby zachycení a emise jako funkce intenzity pole a koncentrace nosičů náboje v kanálu. Tyto výsledky pak budou použity pro zpřesnění generačně-rekombinačního modelu vzniku šumu a lokalizaci pastí.
Školitel: Pavelka Jan, doc. Mgr., CSc. Ph.D.
Zmenšování rozměrů v integrovaných obvodech (dnes 32 nm) vede ke zvyšování kapacit mezi vodiči, a ve svém důsledku ke snižování rychlosti přenosu signálu. Limitujícím faktorem pro zvyšování výkonu IC se tak stávají nikoli již vlastnosti samotných polovodičových prvků, ale rychlost přenášení signálu mezi nimi, a tedy kapacit. Jednou z možností pro snižování kapacit mezi vodiči je snižování permitivity dielektrických izolačních vrstev (kapacita je přímo úměrná permitivitě použitého materiálu). Dnes jsou patrné dvě cesty, buď nahrazování polárních vazeb Si-O vazbami méně polárními (Si-F, Si-C) nebo zvyšování porozity, tj. vytváření směsi původního dielektrika se vzduchem. Nově navrhované materiály s nízkou permitivitou přitom nesmějí výrazně omezovat současně používané křemíkové technologie a dále musí být schopny absolvoval všechny výrobní kroky včetně teplot cca 1100°C. Zpracování tématu si bude vyžadovat experimentální práce při přípravě vzorků, teoretické studium možností dosažení nízkých permitivit i měření elektrických vlastností vytvořených materiálových systémů. K dispozici je vybavení laboratoře dielektrické relaxační spektroskopie na Ústavu fyziky FEKT VUT v Brně s frekvenčním rozsahem cca 10 - 10E9 Hz, včetně héliového kryostatu pro teplotní interval 10 - 500 K.
Materiály s vysokou permitivitou jsou zapotřebí pro nové aplikace, např. v integrovaných obvodech další generace (32 nm) či v kondenzátorech. Ve výrobě kondenzátorů jsou materiály s vysokou permitivitou žádoucí pro dosažení vyšší hustoty energie v kondenzátoru, a tedy ke zmenšování rozměrů. Ve výrobě polovodičových prvků je materiálů s vysokou permitivitou zapotřebí pro zachování hradlové kapacity při zvyšování tloušťky izolační vrstvy, vynuceném nárůstem svodových proudu při jejím ztenčování. Vzhledem k tomu, že hledané materiály s vysokou permitivitou, určené pro použití v křemíkových technologiích, musí být schopny projít jednotlivými výrobními kroky bez poškození, jedná se většinou o oxidy přechodných kovů (ZrO2, HfO2, Al2O3, Y2O3, La2O3, Ta2O5). Navíc musí být tyto materiály na křemíku dlouhodobě stabilní. Analogicky u dielektrik pro kondenzátory se musí jednat o látky schopné snést vypalování, tj. v podstatě o keramické materiály. Zpracování tématu si bude vyžadovat experimentální práce při přípravě vzorků, teoretické studium fyzikálních příčin vysoké permitivity i měření elektrických vlastností vybraných materiálů. K dispozici je vybavení laboratoře dielektrické relaxační spektroskopie na Ústavu fyziky FEKT VUT v Brně s frekvenčním rozsahem cca 10 - 10E9 Hz, včetně héliového kryostatu pro teplotní interval 10 - 500 K a řídícího softwaru.
Při mechanickém zatěžování elektricky nevodivých pevných látek dochází ke vzniku trhlin, který je provázen generací akustického (AE) a elektromagnetického (EME) signálu. Tyto signály lze využít pro sledování vznikajících trhlin, určování některých jejich parametrů, jejich lokalizaci a na základě toho provádět hodnocení míry porušení daného materiálu. Aplikace těchto metod lze využít například ve elektrotechnice, strojírenství a stavebnictví při diagnostice materiálů a konstrukcí nebo v geofyzice při predikci zemětřesení. Cílem práce bude posoudit možnosti určování primárních parametrů vznikajících trhlin a jejich lokalizace jak v klasických materiálech jako je beton nebo žula, tak i v moderních kompozitních materiálech určených pro konstrukční účely. Bude proveden rozbor vzniku a šíření signálů EME a AE ve sledovaných materiálech a vypracovány příslušné modely. Bude navržena a laboratorně ověřena metodika určování vybraných primárních parametrů a lokalizace vznikajících trhlin využitelná v diagnostice daných materiálů. Doktorand bude během své výzkumné práce zapojen do vědeckovýzkumného projektu GAČR P104/11/0734 Využití elektromagnetické a akustické emise ve výzkumu moderních kompozitních materiálů pro konstrukční aplikace.
Využití elektronického šumu k odhadu kvality a spolehlivosti pasivních součástek. Určení korelace mezi hladinou elektronického šumu a výsledky testů po dlouhodobém stárnutí.
Školitel: Sedláková Vlasta, doc. Ing., Ph.D.
V NDT je laser využíván ke generaci a detekci ultrazvukových vln, což umožňuje měřit tloušťku materiálu, detekovat vady či charakterizovat excitovaný materiál. Tato práce je zaměřena na elektronické součástky, kde speciální pozornost bude věnována studiu částečných výbojů. Dílčím cílem práce je návrh a realizace měřícího pracoviště.