Bakalárske práce

Výhodou je možnosť pracovať na moderných zariadeniach a popritom si aj privyrobiť € 50 – 100 mesačne.

Témy pre rok 2019/2020

  • Téma: Interakcia YBCO a LSMO tenkých vrstiev s dlhými organickými molekulami
    Vedúci: Ing. Štefan Chromik, DrSc.Oddelenie mikroelektroniky a senzoriky )
    Pedagogický vedúci: doc. Ing. P. Valko, PhD. (ÚJFI FEI STU)
    Štud. program: Fyzikálne inžinierstvo
    Abstrakt:
    Predmetom bakalárskej práce bude príprava tenkých perovskitovských supravodivých vrstiev  YBCO a feromagnetických vrstiev LSMO. Po optimalizacii týchto vrstiev pomocou elektrických a štrukturálnych merani, vrstvy budú vystavené pôsobeniu dlhých organických molekúl obsiahnutých v roztokoch. Cieľom je skúmat zmenu elektrických resp. magnetických vlastností vrstiev a štruktúr.
  • Téma: Magnetickým poľom indukovaný umelý grafén v hexagonálnej mriežke antibodiek
    Konzultant: Mgr. Juraj Feilhauer, PhD. ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Študijný program:Fyzika kondenzovaných látok a akustika (FMFI UK)
    Vedúci záverečnej práce: doc. RNDr. Martin Moško, DrSc. (FMFI UK)
    Abstrakt:
    Vďaka unikátnej pásovej štruktúre a výnimočným elektrickým, optickým a mechanickým vlastnostiam patrí grafén (dvojrozmerný hexagonálny kryštál uhlíkových atómov) k jedným z najštudovanejších materiálov uplynulého desaťročia. Objavenie grafénu stimulovalo snahy vytvoriť umelé systémy s hexagonálnou symetriou, ktoré by kopírovali jeho unikátne vlastnosti. Cieľom práce bude teoretické štúdium pásovej štruktúry umelého grafénu vytvoreného z dvojrozmerného elektrónového plynu, ktorý je vystavený pôsobeniu kolmého magnetického poľa a zároveň modulovaný odpudivým potenciálom hexagonálnej mriežky antibodiek. Prvým cieľom práce bude popísať diskrétne energetické spektrum a vlnové funkcie elektrónových stavov lokalizovaných v okolí jednej izolovanej antibodky pod vplyvom kolmého magnetického poľa. Ak zoradíme antibodky do hexagonálnej mriežky, z pôvodne izolovaných lokalizovaných elektrónových stavov vznikne pásová štruktúra podobná grafénu. Hlavným cieľom práce bude výpočet pásovej štruktúry umelého grafénu metódou tesnej väzby.
  • Téma: Rast a vlastnosti GaN štruktúr
    Vedúci: Ing. Ján Kuzmík, DrSc. ( Oddelenie III-V polovodičov )
    Pedagogický vedúci: prof. Ing. Alexander Šatka, PhD (FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Abstrakt:
    Predmetom práce bude rast a vyšetrovanie vlastností epitaxných vrstiev na báze GaN narastených pomocou chemickej depozície z kovovo-organických pár. GaN je v súčastnosti asi najdynameckejšie sa rozvýjajúcim materiálom v polovodičovom priemysle, ktorého výskum v nedávnej dobe viedol k udeleniu Nobelovej ceny (modré resp. biele LED diódy). V súčastnosti je predmetom intenzívneho záujmu z hladiska aplikácií vo výkonovej a automobilovej elektronike. Špičkové parametre súčiastok sú očakávané v oblasti telekomunikácie, transferu dát a vojenskej technike.
    Študent sa oboznámi s technikou rastu na strategickom komerčnom zariadení fi. AIXTRON. Materiálový výskum bude zahŕňat viaceré techniky na posúdenie štrukturálnych, elektrických a optických vlastností narastených epitaxných vrstiev. Predpokladá sa návrh automatizácie experimentu a následná samostatná analýza vlastností materiálu narasteného pri rôznych podmienkach.
  • Téma: Charakterizácia vlastností 2D vrstiev
    Vedúci: Ing. Marian Precner, PhD. ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Pedagogický vedúci: Ing. Marián Vojs, PhD. (FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Abstrakt:
    Dvojrozmerné (2D) materiály (napr. grafén) sú jedinečné pre svoje vlastnosti a patria medzi najviac skúmané materiály v súčasnosti. Pri trende miniaturizácii nových mikroelektronických súčiastok hrajú jednoatomárne vrstvy dôležitú úlohu. Práca sa zaoberá charakterizáciou ultratenkých (<10 nm) filmov a jednoatomárnych vrstiev materiálov narastených chemickým transportom v iónových parách. Cieľom práce je naštudovať a zvládnuť techniku merania pomocou atomárneho silového mikroskupu (AFM – Atomic Force Microscopy).
    Študent sa pod vedením školiteľa naučí pracovať s AFM, pomocou ktorého bude vyhodnocovať parametre narastených vrstiev (hrúbka vrstvy, kvalita pokrytia na substráte). Dosiahnuté výsledky sa využijú na optimalizáciu rastu ďalších tenkých vrstiev.
  • Téma: Využitie rôznych iónových kvapalín ako materiálu pre hradlo na ultratenkých polovodičových 2D materiáloch
    Vedúci: Mgr. Michaela Sojková, PhD. ( Oddelenie mikroelektroniky a senzoriky )
    Pedagogický vedúci: prof. Ing. Peter Ballo, PhD. (ÚJFI FEI STU)
    Štud. program: Fyzikálne inžinierstvo
    Abstrakt:
    Cieľom práce je nájsť najvhodnejší spôsob prípravy hradla na ultratenkých polovodičových 2D materiáloch (napríklad MoS2)  s využitím elektrickej dvojvrstvy, ktorá sa prirodzene vytvorí na rozhraní polovodič/ionová kvapalina. Úlohou je nájsť optimálnu technológiu prípravy hradla a meranie elektrických vlastností hotovej štruktúry.
  • Téma: Teplotná analýza štruktúr s vysokým odporom na báze GaN pomocou Van der Pauw a Hall meracích techník
    Vedúci: Ing. Roman Stoklas, PhD. ( Oddelenie III-V polovodičov )
    Pedagogický vedúci: Ing. Martin Florovič, PhD. (ÚEF FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Abstrakt:
    Polovodičové štruktúry s vysokým odporom vyžadujú špeciálne meracie metódy zamerané na zníženie vplyvu kontaktov, ako aj vplyv napäťových a teplotných efektov. Štruktúry s vysokým merným odporom sú žiadúce ako bufferová vrstva pre HFET tranzistory z dôvodu zníženia drainového prúdu v zatvorenom stave. V prípade vertikálnej konfigurácie sa odporová vrstva, kompenzovaná uhlíkom, využíva pre zvýšenie prierazného napätia. Van der Pauw metóda patrí medzi najpoužívanejšie meraci techniky najmä pre dotované štruktúry. Okrem odporu je možné použitím magnetického poľa určiť aj pohyblivosť a koncentráciu nosičov náboja. Avšak pre nedotované príp. uhlíkom kompenzované štruktúry je použitie Van der Pauw metódy pri izbovej teplote limitované malou odozvou nosičov náboja na vplyv magnetického poľa, čo súvisí s malou pohyblivosťou nosičov v štruktúre. Ako alternatíva je možné použiť Van der Pauw resp. Hall meranie s AC signálom, príp. meranie pri rôznych teplotách (vyššie ako izbová teplota), ako aj ich kombinácia.
    Úlohou študenta bude oboznámenie sa s metodikou merania Van der Pauw a Hall meraním. Interpretácia nameraných výsledkov. Taktiež bude skúmaná teplotná závislosť spomínaných techník, nakoľko analýza merania vysoko-odporových štruktúr len pri izbovej teplote je veľmi problematická.
  • Téma: Príprava a charakterizácia feromagnetických vrstiev pre budúce pamäte
    Vedúci: Ing. Tomáš Ščepka, PhD.  ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Pedagogický vedúci: Ing. Martin Predanocy, PhD. (FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Abstrakt:
    Vrstvením tenkých magnetických a nemagnetických materiálov je možné vytvoriť jedinečný systém, ktorý môže vo výsledku slúžiť ako pamäť ďalšej generácie. Samotný materiálový systém je určený kombináciou materiálov, ich hrúbkami, rozhraniami a pôsobiacimi interakciami. Skúmanie týchto parametrov je hlavnou motiváciou tejto práce. Študent/-ka si osvojí celý proces od vytvárania po charakterizáciu takýchto systémov. Prvým krokom bude nanášanie tenkých vrstiev pomocou naprašovania. Ďalším krokom bude formovanie nanoprvkov pomocou elektrónovej litografie. Následne budú vyšetrované pomocou mikroskopických techník (atómová a magnetická silová mikroskopia alebo skenovacia elektrónová mikroskopia). Záver práce bude venovaný študovaniu ich magnetických vlastností. (Práca môže byť neskôr rozšírená aj na  diplomovú prácu).
  • Téma: Vytváranie nanoštruktúr pomocou elektrónovej litografie
    Vedúci: Ing. Ján Šoltýs, PhD. ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Pedagogický vedúci: Ing. Milan Pavúk, PhD. (ÚJFI FEI STU)
    Štud. program: Fyzikálne inžinierstvo
    Abstrakt:
    Nanotechnológia je vytváranie a riadenie funkčných systémov, ktorých rozmery sú pod 100 nm. Je to jedno z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich odvetví v súčasnej fyzike. Vhodným prostriedkom na definovanie nanoštruktúr je elektrónová litografia (EBL – Electron Beam Lithography). EBL je litografický proces, ktorý využíva fokusovaný zväzok elektrónov na kreslenie veľmi malých útvarov do rezistovej vrstvy. V ďalšom kroku slúži tento modifikovaný rezist ako maskovacia vrstva, cez ktorú sa nano-útvary prenesú do polovodičového alebo kovového materiálu. EBL sa v laboratórnych podmienkach realizuje pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu.
    Študent sa pod vedením diplomového vedúceho naučí pracovať v čistých priestoroch, obsluhovať špičkové moderné zariadenia (AFM, SEM), čím získa zručnosti pri tvarovaní materiálov na mikro a nano úrovni. Úlohou študenta bude naučiť sa pracovať s elektrónovým mikroskopom a zvládnuť riadenie mikroskopu pomocou litografického softvéru. Optimalizuje parametre litografie s cieľom prípravy nanoštruktúr s rozmerom pod 100 nm.
  • Téma: Vytváranie nanoštruktúr pomocou elektrónovej litografie
    Vedúci: Ing. Ján Šoltýs, PhD. ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Pedagogický vedúci: Mgr. Pavol Neilinger, PhD. (FMFI UK)
    Štud. program: Fyzika kondenzovaných látok a akustika (FMFI UK)
    Abstrakt:
    Nanotechnológia je vytváranie a riadenie funkčných systémov, ktorých rozmery sú pod 100 nm. Je to jedno z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich odvetví v súčasnej fyzike. Vhodným prostriedkom na definovanie nanoštruktúr je elektrónová litografia (EBL – Electron Beam Lithography). EBL je litografický proces, ktorý využíva fokusovaný zväzok elektrónov na kreslenie veľmi malých útvarov do rezistovej vrstvy. V ďalšom kroku slúži tento modifikovaný rezist ako maskovacia vrstva, cez ktorú sa nano-útvary prenesú do polovodičového alebo kovového materiálu. EBL sa v laboratórnych podmienkach realizuje pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu.
    Študent sa pod vedením diplomového vedúceho naučí pracovať v čistých priestoroch, obsluhovať špičkové moderné zariadenia (AFM, SEM), čím získa zručnosti pri tvarovaní materiálov na mikro a nano úrovni. Úlohou študenta bude naučiť sa pracovať s elektrónovým mikroskopom a zvládnuť riadenie mikroskopu pomocou litografického softvéru. Optimalizuje parametre litografie s cieľom prípravy nanoštruktúr s rozmerom pod 100 nm.
  • Téma: Charakterizácia štruktúr MOS na báze širokopásmových polovodičov pre výkonovú elektroniku
    Vedúci: Ing. Milan Ťapajna, PhD. ( Oddelenie III-V polovodičov )
    Pedagogický vedúci: Ing. Miroslav Mikolášek, PhD. (ÚEF FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Abstrakt:
    Nastupujúce tranzistory na báze GaN polovodičov už dnes prevyšujú parametre bežne využívaných Si súčiastok, vďaka čomu prevodníky s GaN prvkami dosahujú efektivitu prevodu až na úrovni 99%. Pri zvyšovaní výkonu prevodníkov však laterálne GaN tranzistory narážajú na obmedzenia v oblasti dosahovaných prierazných napätí (~1 kV), tepelných efektov, frekvenčnej disperzie a púzdrenia. Pre plné využitie potenciálu excelentných vlastností GaN materiálu je preto potrebný vývoj pokročilých konceptov GaN tranzistorov s hradlovou štruktúrou kov-oxid-polovodič (MOS). Sľubným materiálom pre realizáciu výkonových MOSFET-ov predstavuje Ga2O3, ktorý dosahuje prierazné elektrické pole až 8 MV/cm. Cieľom bakalárskej práce bude charakterizácia MOS štruktúr pre výkonový MOSFET-y na báze GaN a Ga2O3. Študent sa oboznámi so základnými charakterizačnými technikami pre vyhodnocovanie kvality štruktúr MOS a priamo sa zúčastniť na vývoji týchto tranzistorov najnovšej generácie. Práca bude realizovaná v spolupráci s Elektrotechnickým ústavom SAV s využitím dostupných najmodernejších technologických postupov.
  • Téma: Skúmanie vlastností vrstiev oxidov kovov pre fotovoltické a elektronické aplikácie
    Vedúci: Ing. Milan Ťapajna, PhD. ( Oddelenie III-V polovodičov )
    Pedagogický vedúci: Ing. Miroslav Mikolášek, PhD. (UEF FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Abstrakt:
    V poslednom období sa intenzívne skúmajú možnosti využitia oxidu gália (Ga2O3) ako polovodičového materiálu pre fotovoltické a výkonové elektronické súčiastky. Základnou výhodou Ga2O3 oproti iným polovodičovým materiálom je jeho veľká energetická medzera (4,5 – 4,9 eV), ktorá zabezpečuje dosiahnuteľnosť vysokých prierazných napätí (5 – 9 MV/cm). Ďalšou výhodou je možnosť vytvárania diódových štruktúr s ďalšími oxidmi kovov ako napríklad Cu2O pre prípravu lacných solárnych článkov. Cieľom bakalárskej práce bude príprava a skúmanie moderných štruktúr na báze Ga2O3 a Ga2O3/Cu2O pre fotovoltické a elektronické aplikácie. Študent sa oboznámi s prípravou ohmických kontaktov na tenkých vrstvách, základnými metodikami pre určenie vodivosti takýchto vrstiev a meraním vlastností fotovoltických štruktúr. Práca bude realizovaná v spolupráci s Elektrotechnickým ústavom SAV v rámci aktuálnych riešených projektov.
  • Téma: Modelovanie mikromagnetických procesov
    Konzultant: Ing. Jaroslav Tóbik  ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Študijný odbor: Multimediálne informačné a komunikačné technológie
    Vedúci záverečnej práce: prof. Ing. Gregor Rozinaj, PhD. (ÚMIKT FEI STU)
    Abstrakt:
    Základné logické hradlá môžu byť realizované nielen štandardnou polovodičovou technológiou, ale aj pomocou magnetických nanoobjektov[1]. Integráciou magnetických nanoobjektov do takzvaných umelých spinových skiel (anglický názov je artificial spin ice) je potom možné vytvoriť komplikované umelé neurónové siete a vykonávať na nich výpočty [2]. Motiváciu hľadania alternatív k polovodičovej technike je teoretický predpoklad, že prenos a spracovanie informácií pomocou takzvaných spinových vĺn (spintronika) by mal byť energeticky menej náročný ako súčastná technológia. Cieľom tejto bakalárskej práce je naučiť sa modelovať magnetické procesy pomocou dostupného software [3,4] a navrhnúť magnetický ekvivalent základných súčiastok logických obvodov. Modelovaním magnetických procesov sa potom dajú získať niektoré zaujímavé charakteristiky navrhnutej súčiastky, ako napríklad jej rýchlosť alebo teoretický limit energetickej náročnosti na vykonanie logickej operácie.
    [1] György Csaba, Alexandra Imre, Gary. H. Bernstein, Wolfgang Porod,, and Vitali Metlushko: “Nanocomputing by Field-Coupled Nanomagnets”, IEEE Trans. on Nanotechnol.,1 (2002) 209.
    [2] J.H. Jensen, E. Folven, G.Tufte: Computation in artificial spin ice, ALIFE 2018: The 2018 Conference on Artificial Life https://www.mitpressjournals.org/doi/pdf/10.1162/isal_a_00011[3] Object oriented micro-magnetic framwork (OOMMF): https://math.nist.gov/oommf/ [4] mumax3  GPU-accelerated micromagnetism: http://mumax.github.io
  • Téma: Modelovanie mikromagnetických procesov
    Konzultant: Ing. Jaroslav Tóbik  ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Študijný program: Fyzikálne inžinierstvo (FEI STU)
    Vedúci záverečnej práce: doc. RNDr. Pavol Valko, PhD (ÚJFI FEI STU)
    Abstrakt:
    Mikromagnetizmus je oblasť fyziky, ktorá sa zaoberá modelovaním magnetických stavov mikroskopických objektov. Praktická oblasť aplikácie výsledkov simulácií sú napríklad návrhy pamäťových prvkov alebo aktívnych mikrovlnných súčiastok. Ďalšou perspektívnou oblasťou budúcnosti je spintronika – vízia nahradenia súčiastok založených na prenose elektrónov za súčiastky založené na prenose spinových vĺn. Cieľom tejto bakalárskej práce je študovať vznik magnetických štruktúr ako napríklad víry a skyrmióny a skúmať možnosti riadenia ich vlastností. Študent si osvojí základy modelovania magnetických polí, analýzu dát a ich vizualizáciu.
  • Téma: Modelovanie mikromagnetických procesov
    Konzultant: Ing. Jaroslav Tóbik  ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Študijný program:Fyzika kondenzovaných látok a akustika (FMFI UK)
    Vedúci záverečnej práce: prof. Ing. Roman Martoňák, DrSc. (FMFI UK)
    Abstrakt:
    Mikromagnetizmus je oblasť fyziky, ktorá sa zaoberá modelovaním magnetických stavov mikroskopických objektov. Praktická oblasť aplikácie výsledkov simulácií sú napríklad návrhy pamäťových prvkov alebo aktívnych mikrovlnných súčiastok. Ďalšou perspektívnou oblasťou budúcnosti je spintronika – vízia nahradenia súčiastok založených na prenose elektrónov za súčiastky založené na prenose spinových vĺn. Cieľom tejto bakalárskej práce je študovať vznik magnetických štruktúr ako napríklad víry a skyrmióny a skúmať možnosti riadenia ich vlastností. Študent si osvojí základy modelovania magnetických polí, analýzu dát a ich vizualizáciu.