Diplomové práce

Výhodou je možnosť pracovať na moderných zariadeniach a popritom si aj privyrobiť € 100 – 200 mesačne.

Témy pre rok 2019/2020

  • Téma: Perspektívne tenké epitaxné  feroické vrstvy pre možné aplikácie
    Vedúci: Ing. Štefan Chromik, DrSc. ( Oddelenie mikroelektroniky a senzoriky )
    Pedagogický vedúci: prof. Ing. J. Cirák, PhD. (ÚJFI FEI STU)
    Štud. program: Fyzikálne inžinierstvo
    Abstrakt:
    Predmetom diplomovej práce bude príprava štúdium tenkých feroelektrických perovskitovských vrstiev ako BaTiO3 a  (Pb[ZrxTi1-x]O3 , kde 0 ≤ x ≤ 1) využitím pulznej laserovej depozície. Takto pripravené tenké vrstvy sa budú ďalej charakterizovať skúmaním šruktúrnych a elektrických vlastností s cielom vybrať vhodne vrstvy pre aplikácie.
  • Téma: Magnetickým poľom indukovaný umelý grafén v hexagonálnej mriežke antibodiek
    Konzultant: Mgr. Juraj Feilhauer, PhD. ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Štud. 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 III-N kvantových 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 III-N kvantových štruktúr narastených pomocou chemickej depozície z kovovo-organických pár. GaN (ako základný materiál skupiny III-N) 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.
    Príbuzné III-N zlúčeniny (GaN, AlN, InN) a ich kombinácie umožňuje prípravu širokej škaly hetero-štruktúr vykazujúcich kvantové efekty. Študent sa oboznámi s technikou rastu na strategickom komerčnom zariadení fi. AIXTRON. Návrh heteroštruktúr a energetické pásmové diagramy budú analyzované  pomocou numerických simulácií. 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 kvantových štruktúr narastených pri rôznych podmienkach.
  • Téma: Optimalizácia rastu a 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 optimalizáciou technológie a návrhom vhodných podmienok pre rast 2D materiálov za pomoci chemického transportu v iónových parách. Cieľom práce je príprava ultratenkých (<10 nm) filmov a jednoatomárnych vrstiev materiálov zo skupiny dichalkogenidov prechodových kovov (TMD).
    Študent sa bude zaoberať odladením rôznych parametrov (teplota a čas rastu, poloha zdrojových materiálov a substrátov) pre rast tenkých vrstiev. Na vyhodnotenie hrúbky pripravených vrstiev diplomant využije atomárnu silovú mikroskopiu (AFM – Atomic Force Microscopy). Kvalitu narastených vrstiev následne charakterizuje meraním elektrického transportu v teplotách od 300 K do 2 K za pomoci zariadenia PPMS (Physical Property Measurement System).
  • Téma: Príprava tenkých Al2O3 vrstiev elektrolytickou oxidáciou a izolovanie MgB2/Ti/Al kompozitného drôtu pre supravodivú cievku navíjanú pred žíhaním a jej charakterizácia
    Vedúci: Ing. P. Kováč, DrSc. ( Oddelenie supravodičov )
    Pedagogický vedúci: Dipl. Ing. Peter Balog, PhD.
    Štud. program: Fyzikálne inžinierstvo
  • Téma: Príprava a štúdium vlastností ultratenkých vrstiev a štruktúr 2D materiálov
    Vedúci: Mgr. M. Sojková, PhD. ( Oddelenie mikroelektroniky a senzoriky )
    Pedagogický vedúci: prof. Ing. Peter Ballo, PhD. (ÚJFI FEI STU)
    Štud. program: Fyzikálne inžinierstvo
    Abstrakt:
    Cieľom práce je príprava ultratenkých vrstiev 2D materiálov pomocou sulfurizácie tenkých vrstiev kovov a ich oxidov pripravených rôznymi depozičnými metódami ako sú napríklad magnetrónového naprašovanie, naparovanie a pulzná laserová depozícia a následné štúdium vlastností pripravených vrstiev. Úlohou bude nájsť optimálne podmienky prípravy vrstiev s hrúbkou do 10 nm, ich tvarovanie do rôznych typov štruktúr a charakterizácia. Pripravené vrstvy budú skúmané pomocou RTG difrakčnej analýzy, skenovacej elektrónovej mikroskopie, Ramanovej spektroskopie, merania elektrických vlastností a ďalšími analýzami.
  • Téma: Elektrická charakterizácia štruktúr typu MIS-HFET na báze GaN s AlN dielektrickou vrstvou
    Vedúci: Ing. R. Stoklas, PhD. ( Oddelenie III-V polovodičov )
    Pedagogický vedúci: Ing. Martin Florovič, PhD. (UEF FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Abstrakt:
    Súčiastky vyrobené na báze GaN sú schopné dosiahnuť vysoký vysoko-frekvenčný výkon, ako aj pracovať v oblasti vysokých teplôt (~900°C).  Taktiež vysoké hodnoty spontánnej a piezoelektrickej polarizácie GaN-u umožňujú vytvárať FET tranzistory s heteropriechodom, kde je ako bariéra použitý AlGaN príp. InAlN. Hlavné obmedzenia HFET tranzistorov sú vysoké zvodové prúdy a prúdový kolaps spôsobený pascami na povrchu resp. v objeme tranzistora. Zníženie týchto obmedzení dosiahneme depozíciou dielektrickej vrstvy pod hradlo (izolácia hradla) resp. medzi hradlom a ohmickými kontaktami, alebo ich kombináciou. V súčasnosti je vo veľkej miere využívaná depozícia po atomárnych vrstvách (ALD). Nízkoteplotná depozícia (pod 100°C) je spojená s vyššou hustotou stavov na rozhraní oxid/polovodič v porovnaní s depozíciou nad 250°C. Ako alternatíva k nízkoteplotnej ALD ja v rámci diolomovej práce sústredíme na analýzu dielektrickej vrstvy pripravnej pomocou reaktívneho naprašovania.
    Úlohou študenta bude oboznámenie sa so základnými vlastnosťami MOS štruktúry s AlON dielektrickou vrstvou, ako aj porovnaním jej statických a dynamických vlastností. Práca bude zameraná na sledovanie prúdového kolapsu pomocou jednosmerných a impulzných meraní ako aj na sledovanie dlhodobej časovej stability skúmaných štruktúr.
  • 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.
  • Téma: Štúdium magnetických štruktúr pripravených 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:
    Súčasný vývoj technológie v oblasti nanomagnetizmu umožňuje kontrolu a manipuláciu magnetických domén v nanoštruktúrach. Otvárajú sa nové cesty v dizajne magnetických pamätí s vysokou hustotou ukladanej informácie, rýchlym pracovným cyklom a menšími energetickými nárokmi pri ukladaní a čítaní informácií. Zníženie energetickej náročnosti pamäťových prvkov je v súčasnosti rovnako veľká výzva ako zvyšovanie hustoty záznamu pamäťových médií. Každý perspektívny dizajn magnetickej pamäte by mal mať dobre definované pole prepnutia pamäťového stavu a úzky interval prepínacieho poľa pre veľký počet pamäťových elementov. Vhodným prostriedkom na definovanie submikrometrových magnetických štruktúr 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.
    Úlohou študenta bude v prvej fáze naučiť sa pracovať s elektrónovým mikroskopom a zvládnuť riadenie mikroskopu pomocou litografického softvéru. Pomocou EBL pripraví submikrometrové magnetické štruktúry rôznych tvarov (tzv. Bit-Patterned Media). V druhej fáze sa študent naučí pracovať s MFM mikroskopom (MFM – Magnetic Force Microscopy), ktorý bude ďalej využívať na meranie magnetických stavov vo vytvorených štruktúrach. Merania realizuje pri rôznych hodnotách externého poľa a zo získaných dát optimalizuje tvar magnetických štruktúr.
  • Téma: Štúdium magnetických štruktúr pripravených 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:
    Súčasný vývoj technológie v oblasti nanomagnetizmu umožňuje kontrolu a manipuláciu magnetických domén v nanoštruktúrach. Otvárajú sa nové cesty v dizajne magnetických pamätí s vysokou hustotou ukladanej informácie, rýchlym pracovným cyklom a menšími energetickými nárokmi pri ukladaní a čítaní informácií. Zníženie energetickej náročnosti pamäťových prvkov je v súčasnosti rovnako veľká výzva ako zvyšovanie hustoty záznamu pamäťových médií. Každý perspektívny dizajn magnetickej pamäte by mal mať dobre definované pole prepnutia pamäťového stavu a úzky interval prepínacieho poľa pre veľký počet pamäťových elementov. Vhodným prostriedkom na definovanie submikrometrových magnetických štruktúr 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.
    Úlohou študenta bude v prvej fáze naučiť sa pracovať s elektrónovým mikroskopom a zvládnuť riadenie mikroskopu pomocou litografického softvéru. Pomocou EBL pripraví submikrometrové magnetické štruktúry rôznych tvarov (tzv. Bit-Patterned Media). V druhej fáze sa študent naučí pracovať s MFM mikroskopom (MFM – Magnetic Force Microscopy), ktorý bude ďalej využívať na meranie magnetických stavov vo vytvorených štruktúrach. Merania realizuje pri rôznych hodnotách externého poľa a zo získaných dát optimalizuje tvar magnetických štruktúr.
  • Téma: Návrh a implementácia algoritmu na hľadanie tranzitných stavov v magnetických systémoch
    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:
    Jednou z najdôležitejších aplikácií magnetizmu sú pamäte. Jednotka informácie sa ukladá do stavu magnetického objektu mikroskopických rozmerov. Aby pamäť fungovala, musí byť magnetický stav stabilný dostatočne dlho, čo prakticky znamená, že musí byť oddelený od iných možných stavov pomerne vysokou energetickou bariérou. Výpočet výšky energetickej bariéry je problém hľadania tzv. tranzitného stavu v mnohodimenzionálnom konfiguračnom priestore. Práve pomerne veľká energetická bariéra je problém pre použitie štandardných algoritmov ako napríklad Metropolis Monte Carlo[1], alebo simulovné žíhanie[2]. Algoritmov na hľadanie tranzitných stavov v oblasti chémie, biochémie a biofyziky bolo vyvinutých viacero – napríklad metadynamika[3], Wang-Landauov algoritmus[4], evolučné algoritmy[5], atď. Bolo by nanajvýš zaujímavé implementovať ich aj do oblasti mikromagnetizmu. Cieľom diplomovej práce je implementovať a testovať algoritmus na hľadanie tranzitných stavov v magnetických systémoch. Funkčná a efektívna metóda hľadania tranzitných stavov sa bude ďalej dať využiť na štúdium stavov takzvaných “artificial spin ice”. Tieto systémy umožńujú praktickú realizáciu prvkov v rozmedzí od jednoduchých logických hradiel[6] po neurónové siete [7].
    Referencie:
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Metropolis–Hastings_algorithm originálny článok: Metropolis, N.; Rosenbluth, A.W.; Rosenbluth, M.N.; Teller, A.H.; Teller, E. :     „Equations of State Calculations by Fast Computing Machines“. Journal of Chemical Physics. 21 (1953), 1087.
    [2] https://en.wikipedia.org/wiki/Simulated_annealing originálne články: Černý, V.: „Thermodynamical approach to the traveling salesman problem: An efficient simulation algorithm“. Journal of Optimization Theory and Applications. 45 (1985): 41–51.
    Kirkpatrick, S.; Gelatt Jr, C. D.; Vecchi, M. P. : „Optimization by Simulated Annealing“. Science. 220 (1983): 671.
    [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Metadynamics originálny článok: Laio, A.; Parrinello, M.: „Escaping free-energy minima“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (2002), 12562.
    [4] https://en.wikipedia.org/wiki/Wang_and_Landau_algorithm originálny článok: Wang, Fugao, Landau, D. P.: „Efficient, Multiple-Range Random Walk Algorithm to Calculate the Density of States“. Phys. Rev. Lett. 86 (2001), 2050.
    [5] https://en.wikipedia.org/wiki/Evolutionary_algorithm
  • Téma: Návrh a implementácia algoritmu na hľadanie tranzitných stavov v magnetických systémoch
    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:
    Jednou z najdôležitejších aplikácií magnetizmu sú pamäte. Jednotka informácie sa ukladá do stavu magnetického objektu mikroskopických rozmerov. Aby pamäť fungovala, musí byť magnetický stav stabilný dostatočne dlho, čo prakticky znamená, že musí byť oddelený od iných možných stavov pomerne vysokou energetickou bariérou. Výpočet výšky energetickej bariéry je problém hľadania tzv. tranzitného stavu v mnohodimenzionálnom konfiguračnom priestore. Práve pomerne veľká energetická bariéra je problém pre použitie štandardných algoritmov ako napríklad Metropolis Monte Carlo, alebo simulované žíhanie. Algoritmov na hľadanie tranzitných stavov v oblasti chémie, biochémie a biofyziky bolo vyvinutých viacero – napríklad metadynamika, Wang- Landauov algoritmus, evolučné algoritmy, atď. Bolo by nanajvýš zaujímavé implementovať ich aj do oblasti mikromagnetizmu. Cieľom diplomovej práce je implementovať a testovať algoritmus na hľadanie tranzitných stavov v magnetických systémoch.
  • Téma: Návrh a implementácia algoritmu na hľadanie tranzitných stavov v magnetických systémoch
    Vedúci: Ing. J. Tóbik, PhD. ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Pedagogický vedúci: Prof. Roman Martoňák, DrSc. (FMFI)
    Štud. program: Fyzika kondenzovaných látok a akustika
    Popis:
    Jednou z najdôležitejších aplikácií magnetizmu sú pamäte. Jednotka informácie sa ukladá do stavu magnetického objektu mikroskopických rozmerov. Aby pamäť fungovala, musí byť magnetický stav stabilný dostatočne dlho, čo prakticky znamená, že musí byť oddelený od iných možných stavov pomerne vysokou energetickou bariérou. Výpočet výšky energetickej bariéry je problém hľadania tzv. tranzitného stavu v mnohodimenzionálnom konfiguračnom priestore. Práve pomerne veľká energetická bariéra je problém pre použitie štandardných algoritmov ako napríklad Metropolis Monte Carlo, alebo simulované žíhanie. Algoritmov na hľadanie tranzitných stavov v oblasti chémie, biochémie a biofyziky bolo vyvinutých viacero – napríklad metadynamika, Wang- Landauov algoritmus, evolučné algoritmy, atď. Bolo by nanajvýš zaujímavé implementovať ich aj do oblasti mikromagnetizmu. Cieľom diplomovej práce je implementovať a testovať algoritmus na hľadanie tranzitných stavov v magnetických systémoch.