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. kolo (podání přihlášek od 01.04.2022 do 15.05.2022)

1. Biodegradabilní kostní implantáty

   Výzkum biodegradabilních kostních implantátů na bázi sintrovaných materiálů na bázi železa s přídavkem vybraných aditiv. Příprava a studium mechanismů koroze

   Školitel: Sedlaříková Marie, doc. Ing., CSc.

2. Biodegradabilní kostní implantáty

   Výzkum biodegradabilních kostních implantátů na bázi sintrovaných materiálů na bázi železa s přídavkem vybraných aditiv. Příprava a studium mechanismů koroze

   Školitel: Sedlaříková Marie, doc. Ing., CSc.

3. Diagnostické metody solárních článků a modulů

   Využití stochastických metod (šumová diagnostika a akustická emise) pro detekci defektů v solárních článcích a panelech a jejich klasifikace.

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

4. Hodnocení degradačních procesů a mezních stavů v materiálech metodou akustické emise

   Cílem práce bude výzkum degradačních procesů a mezních stavů metodou akustické emise na materiálech s možností posouzení kvality technologického procesu. Pro ověření výsledků z metody akustické emise bude nezbytné provést celou řadu laboratorních zkoušek pro co největší a nejobjektivnější posouzení zkoumané metody AE, jako nástroje posouzení degradačních procesů a mezních stavů v materiálech. Během základního výzkumu bude nutné provést celou řadů laboratorních měření zasahující do různých vědních oborů, při jejichž řešení bude nutné použít interdisciplinární přístup. Získané výsledky a poznatky ze základního výzkumu budou plně využitelné pro aplikovaný výzkum.

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

5. Charakterizace lithium–iontových akumulátorů pomocí strojového učení a umělé inteligence

   Cílem práce je hlubší studium problematiky charakterizace lithium-iontových akumulátorů z hlediska jejich stavu jejich dalšího využití pro second-life úložiště elektrické energie. V praxi je třeba využívat velké množství naměřených dat, které je nutné vyhodnotit a dále s nimi pracovat. Algoritmy pro strojové učení a umělou inteligenci se zde jeví jako vhodný aparát pro následné zpracování a budoucí predikci chování takovýchto akumulátorů. Cílem práce je shrnutí současného stavu poznání v této oblasti a následně pak zapracovat, na základě série měření, ML a UI pro budoucí inteligentní charakterizaci li-ion akumulátorů.

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

6. Matematicko-fyzikální simulace interakcí elektronů s plynem pro návrh a realizaci nového ionizačního detektoru v EREM.

   Hluboké porozumění interakce elektronů s plynem je zásadní pro optimalizaci ionizačních detektorů v EREMu. Cílem této práce bude vytvořit přesný kvantitativní model, který bude použit pro předpovídání chování, a tudíž optimalizaci nového ionizačního detektoru s vysokým poměrem signál-šum pro EREM.

   Školitel: Neděla Vilém, doc. Ing. et Ing., Ph.D., DSc.

7. Moderní obvodová řešení pro speciální aplikace

   Zkoumejte možnosti využití nových typů obvodů pro speciální aplikace zejména pro zařízení v kosmickém průmyslu. Zaměřte se na odrušení nežádoucích jevů spojených s kosmickým zářením. Navrhněte CubeSat, který bude schopen otestovat vaši metodu v reálném prostředí. Výsledky analyzujte a metodu upravte tak, aby byla aplikovatelná i pro jiná zařízení vypouštěná do kosmu.

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

8. Návrh nízkopříkonových mikrosystémů využitelných v oblasti chytrých měst

   V práci se student seznámí se současnou problematikou chytrých měst. Výzkum povede k návrhu nových mikroelektronických obvodů využitelných v těchto systémech v oblasti telemetrie a monitorování budov. Hlavním cílem bude nízkopříkonový návrh vybraných komponent.

   Školitel: Šteffan Pavel, doc. Ing. et Ing., Ph.D.

9. Nové aprotické elektrolyty pro pokročilá elektrochemická úložiště energie

   Práce se zabývá studiem kompozice nových elektrolytů pro lithno- a sodno-iontové akumulátory. Další součástí práce bude výzkum elelktrolytů pro baterie lithium-síra. Půjde zejména o elektrochemické vlastnosti, jako je iontová a elektrická vodivost a potenciálové okno. Práce je navázaná na projekt TAČR s tímto tématem.

   Školitel: Čech Ondřej, Ing., Ph.D.

10. Nové elektrodové materiály pro post-lithno iontové akumulátory

    Tématem bude příprava a studium nových kompozitních materiálů na bázi uhlíko-kovových struktur a jejich využití jako elektrodového materiálu pro elektrochemické zdroje proudu.

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

11. Numerické simulace interakcí nabitých částic s vodou a pevnou látkou pro kvantitativní popis emise signálních elektronů do plynného prostředí v EREM.

    Cílem práce je pomocí dostupných simulačních softwarů charakterizovat rozptylové mechanizmy ve vodě a pevné látce vzorku včetně emise signálních elektronů do plynného prostředí v EREM. Na základě výsledků simulací bude stanovena míra radiačního poškození vzorku a definovány postupy pro jeho minimalizaci. Výsledky simulací budou také použity při návrhu nových nebo optimalizaci stávajících detekčních systémů pro REM a EREM. Výsledky simulací budou experimentálně verifikovány.

    Školitel: Neděla Vilém, doc. Ing. et Ing., Ph.D., DSc.

12. Pokročilé metody zpracování dat z mikroelektronických inerciálních soustav

    V práci se student seznámí se současnou problematikou zpracování dat z mikroelektronických inerciálních soustav. Výzkum povede k návrhu nových mikroelektronických obvodů využitelných v těchto systémech v oblasti telemetrie. Hlavním cílem bude optimalizace zpracovávaných dat a možnosti jejich analýzy nízkopříkonovými systémy.

    Školitel: Šteffan Pavel, doc. Ing. et Ing., Ph.D.

13. Predikce chybových stavů bateriového úložiště elektrické energie pomocí digitálního dvojčete

    Cílem práce je hlubší studium problematiky tvorby digitálních dvojčat v oblasti bateriových úložišť elektrické energie. V praxi je možné aplikovat digitální dvojče pro inteligentní predikci složitých systémů z hlediska jejich chování. Tímto způsobem lze detekovat jejich nekorektní chování a inteligentně analyzovat příčinu poruchy. Klíčovým prvkem je však „naučit“ digitální dvojče tyto poruchy, což je realizováno pomocí dat z reálných měření nebo simulačních ROM modelů. Cílem práce je shrnutí současného stavu poznání aplikace digitálního dvojčete v oblasti stacionárních úložišť elektrické energie. Následná tvorba digitálního dvojčete reálného úložiště elektrické energie s li-ion akumulátory, jeho podrobná charakterizace z hlediska chybových stavů a následná implementace těchto stavů při zapojení strojového učení.

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

14. Výkonové struktury SiC a GaN

    S velkou šířkou zakázaného pásu polovodičových materiálů SiC a GaN je spojené velké průrazné napětí jejich struktur. To umožňuje optimalizaci rozměrů a dosažení velmi nízkých odporů v sepnutém stavu a také velmi nízkých parazitních kapacit. Lze tak dosáhnout velmi nízkých vodivostních i komutačních ztrát. Mezi další významné výhody patří možnost obousměrného přenosu proudu, teplotně nezávislé spínání a snížené požadavky na chlazení. To usnadňuje širokou oblast aplikací v systémech přeměny energie, jako je trakce, automobilový průmysl, pulzní napájení, plazmová zařízení, ochrana obvodů a mnoho dalších vysokonapěťových zařízení. Způsoby řízení jsou podobné jako u jiných unipolárních součástek, například MOSFET a IGBT, může zde však být mnohem vyšší kmitočet a výrazně kratšími časy pro zapnutí a vypnutí. To vyžaduje nové přístupy k návrhu řídících obvodů včetně galvanického oddělení velkých napětí přímo na čipu nebo v pouzdře součástky. Pro řadu aplikací je výhodná i možnost kapalinového chlazení.

    Školitel: Boušek Jaroslav, prof. Ing., CSc.

15. Využití metody akustické emise pro hodnocení degradačních procesů v materiálech

    Cílem této práce bude objasnění možnosti využití metody akustické emise pro kvalitativní posouzení degradačních procesů a mezních stavů v materiálech. Vybrané materiály budou podrobeny různým variantám degradačního účinků (např. koroze, ÚV záření) a bude zkoumáno, jak lze využít metody AE pro posouzení interakce na základní vlastnosti materiálu a také možnosti zkoumání degradačních procesů a mezních stavů jen metodou AE. Rovněž část výzkumu bude věnována hodnocením vytvořených vrstev na materiálech prostřednictvím zkoumaných vědeckých metod. Během základního výzkumu bude nutné provést celou řadů laboratorních měření zasahující do různých vědních oborů, při jejichž řešení bude nutné použít interdisciplinární přístup. Získané výsledky a poznatky ze základního výzkumu budou plně využitelné pro aplikovaný výzkum.

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