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 01.04.2026 do 30.04.2026)

1. Absorpční vlastnosti termického plazmatu

   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 vypracovat spektroskopickou databázi pro simulaci emisních a absorpčních spekter různorodých látek pro širokou oblast teplot a tlaků. Data z dostupných databází doplnit a rozšířit vlastními výpočty. Vytvořit vlastní databázi ve tvaru vstupních souborů pro další počítačové zpracování.

   Školitel: Bartlová Milada, doc. RNDr., Ph.D.

2. 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.

3. Dielektrická spektroskopie keramických prášků

   Práce se zabývá různými metodami měření dielektrické konstanty a dielektrických ztrát na keramických prášcích. Jedná se o poměrně složitý úkol, kdy se bude vycházet ze dvou metod měření, které již existují. První metoda je založená na bázi směsné metody míchání keramického prášku s epoxidem, a druhá metoda vychází z dielektro-phoretické principu. Nicméně získané výsledky obou metod jsou spekulativní a je snaha najít novou techniku měření, popřípadě modifikovat již tyto známé metody.

   Školitel: Holcman Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

4. 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 a dále optimalizovat jeho vlastnosti za účelem dosažení co nejlepších elektrochemických vlastností (kapacity, zatížitelnosti, živostnosti).

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

5. Fyzikální mechanismy stárnutí a stabilizace perovskitových struktur

   Perovskitové materiály představují vysoce perspektivní třídu polovodičů pro pokročilé optoelektronické aplikace, u nichž díky mimořádné chemické a strukturní laditelnosti dochází k neustálému zvyšování účinnosti konverze a přenosu energie. Navzdory výraznému technologickému pokroku však širšímu praktickému nasazení těchto struktur v komerčních zařízeních doposud brání jejich omezená dlouhodobá stabilita.

   Disertační práce se proto zaměřuje na systematické studium degradačních mechanismů perovskitových struktur za definovaných podmínek, zahrnujících vliv teploty, vlhkosti, atmosféry i elektrického zatížení. Cílem výzkumu je identifikace a fyzikální popis dominantních procesů vedoucích k degradaci funkčních parametrů, a to prostřednictvím korelace strukturních změn s elektrickými a optoelektronickými vlastnostmi materiálu. Výstupem práce bude hlubší porozumění mechanismům stárnutí a návrh strategií pro potlačení těchto procesů, směřující k významnému prodloužení životnosti perovskitových zařízení.

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

6. Hybridní fotonické struktury na bázi SiC s integrovanými jednofotonovými emitory

   Cílem disertační práce je vyvinout a experimentálně ověřit hybridní technologii pro výrobu fotonických struktur na bázi SiC kombinující elektronovou litografii (EBL) a 3D nanotisk metodou dvoufotonové polymerizace (2PP). Důraz je kladen na přesné prostorové zarovnání planárních a 3D struktur („Mix and Match“ přístup), optimalizaci technologických parametrů a dosažení reprodukovatelného procesu. Součástí práce bude rovněž integrace kvantových defektů jako jednofotonových emitorů a jejich optická charakterizace v navržených strukturách.

   Doporučená literatura:
   [1] Principles of Nano-Optics – Lukas Novotny, Bert Hecht
   [2] Nanofabrication Handbook – Mohamed Gad-el-Hak (ed.)
   [3] Single-Photon Generation and Detection – Robert H. Hadfield, Andrew J. Shields (eds.)

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

7. Nové elektrodové materiály pro elektrochemické zdroje proudu

   Cílem práce bude příprava a charakterizace nových elektrodových materiálů zejména pro post-lithno-iontové akumulátory, jako jsou sodíko-iontové akumulátory a akumulátory lithium-síra. K charakterizaci těchto materiálů budou použity pokročilé zobrazovací metody.

   Školitel: Bača Petr, 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. Příprava a charakterizace heterostrukturních 1D materiálů určených pro detekci plynů.

   Příprava a charakterizace heterostrukturních 1D materiálů na bázi polovodič-kov WO₃- , SnO₂ – (Pt, Ag, Pd), nanostrukturovaných přechodových kovů (Ta,Nb,Ti,W) anebo ultra tenkých 2D oxidů (TiO₂, HfO₂, atd) a sulfidů kovů (MoS₂), bude záměrem doktorské práce. Součástí doktorské práce bude praktické měření připravených detektorů v různých plynech, např. H₂, CH₄, NO_x, atd. a rovněž vytvoření koncepce pro vývoj nového detektoru plynů kombinací stávajících technologií. Polovodivé materiály a jejich přechody budou analyzovány např. metodou EBIC, která využívá fokusovaný elektronový svazek SEM pro vytvoření elektron-děrových párů v polovodiči. Vhodný způsob kontaktování tak, aby nedošlo k přepálení samostatně stojících nanodrátů na čipu a rovněž měření s využitím čtyřbodové analýzy bude optimalizováno. Tento výzkum má význam ve vývoji nových elektronických součástek, zejména pro detekci plynů díky velkému podílu povrchu k objemu materiálu.

   Ve spolupráci s tchajwanskými univerzitami bude studentovi zajištěna dlouhodobá stáž na Tchajwanu a bude mu vyplácena mzda z projektu ACDRC. 

   Školitel: Šimůnková Helena, Dr.techn. Ing.

10. Recyklace katodových materiálů pro Li-ion a Na-ion akumulátory

    Práce bude zaměřena na přímou recyklaci elektrodových materiálů pro kladné elektrody Li-ion a Na-ion akumulátorů. V rámci práce si student nastudujte aktuální recyklační postupy především z pohledu přímé recyklace používané k recyklaci katod Li-ion a Na-ion akumulátorů především na bázi fosfátů. Součástí práce bude stárnutí komerčních akumulátorů za účelem získání vstupních materiálů pro recyklační proces. V rámci recyklačního procesu se pak studen zaměří na nalezení co nejefektivnější metody extrakce aktivního materiálu z proudového sběrače, které současně nebude poškozovat výrazně strukturu aktivního materiálu. Dále se pak zaměří na nalezení optimální metody přímé recyklace elektrodového materiálu za účelem obnovení jeho původních elektrochemický vlastností v co nejvyšší míře. Součástí práce bude také studie možností upcyklace těchto materiálů na novější typy elektrodových materiálů.

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

11. Simulační a datová analýza odezvy sintrovaných spojů pro laserovou diagnostiku defektů

    Téma dizertační práce je zaměřeno na výzkum fyzikálních procesů probíhajících v sintrovaných spojích výkonové elektroniky během krátkodobé laserové excitace a na jejich analýzu pomocí numerických a datových metod. Cílem práce je vytvořit a rozvinout multifyzikální simulační model zachycující teplotní pole, napěťově‑deformační odezvu a jejich časový vývoj v oblasti spoje. Model bude využívat efektivní materiálové vlastnosti odvozené z charakterizace porozity a defektů a umožní popsat jejich vliv na odezvu při laserovém buzení.

    Součástí práce bude také porovnání simulačních výstupů s experimentálními daty laserové diagnostiky, interpretace fyzikálních mechanismů odpovědných za měřený signál a návrh parametrů měření zvyšujících citlivost detekce defektů. Výsledkem bude metodický rámec propojující multifyzikální simulace, experimentální data a jejich analytické vyhodnocení, který přispěje k rozvoji moderních nedestruktivních metod kontroly kvality sintrovaných spojů.

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

12. Slitinové anodové materiály pro Na-Ion akumulátory

    Téma dizertační práce je zaměřeno na problematiku slitinových anodových materiálů pro Na-ion akumulátory. Součástí práce je příprava a výroba kompozitních elektrod, jejich testování a materiálová charakterizace. Cílem práce bude vyhodnocení vlivu modifikace struktury na celkovou elektrochemickou výkonnost a životnost anody v sodíkovém systému.

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

13. 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.

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

14. Studium vlastností pájeného a sintrovaného spoje pomocí pokročilých metod charakterizace

    Práce se zaměří na využití pokročilých zobrazovacích metod a analýzy získaných obrazových dat za účelem nalezení korelací mezi strukturními, elektrickými a mechanickými vlastnostmi nové kontaktovací technologie – sintrovaných spojů. Tento přístup bude případně rozšířen také na studium pájených spojů a na vzájemné srovnání vlastností pájených a sintrovaných spojů.

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

15. 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.

16. Vliv moderních nukleačních činidel na polymorfismus nanovlákenných hybridních systémů

    Řízení nukleačních procesů představuje fundamentální nástroj pro cílenou alteraci vnitřního uspořádání polymerních řetězců v hybridních systémech. Stabilizace specifických krystalických fází umožňuje transformaci běžných polymerů na strukturně definované materiály s vysokou citlivostí na vnější podněty.

    Cílem práce je systematický výzkum vlivu moderních nukleačních činidel (např. 2D materiálů, perovskitů, POSS či ionických kapalin) na krystalizační procesy a výsledný polymorfismus v nanovlákenných hybridních systémech na bázi PVDF. Výzkum se zaměří na interakci mezi těmito pokročilými aditivy a polymerní matricí s cílem řízeného formování specifických strukturních fází během procesu elektrostatického zvlákňování. Součástí práce bude komplexní charakterizace fázového složení a vnitřního uspořádání připravených struktur za účelem objasnění vztahů mezi krystalickou modifikací a funkčními vlastnostmi (zejména piezoelektrickými, dielektrickými a transportními). Očekávaným výstupem je stanovení mechanismů řízení polymorfismu pro inovativní aplikace v oblastech senzoriky, získávání energie (energy harvesting) a pokročilé filtrace.

    Školitel: Holcman Vladimír, doc. Ing., Ph.D.