Diplomové práce

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

Témy pre rok 2017/2018

  • Téma: Optimalizácia ohmických kontaktov pre HEMT tranzistory na báze GaN
    Vedúci: Ing. Michal Blaho, PhD. ( Oddelenie III-V polovodičov )
    Pedagogický vedúci: doc. Ing. Ladisalav Harmatha, PhD. (UEF FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Popis: Tranzistory s vysokou pohyblivosťou elektrónov (HEMT) na báze GaN-u vykazujú vynikajúce vlastnosti pre použitie vo vysoko výkonových a vysoko frekvenčných aplikáciách. Jednou z mnohých aplikácií, kde sa môžu využiť výkonové tranzistory sú prevodníky napätia v elektromobiloch. Tu pracujú tranzistory na princípe spínača. Počas vypnutého stavu by tranzistorom nemal tiecť žiadny prúd a mal odolať vysokému napätiu. Počas zopnutia sa vyžaduje čo najmenší odpor tranzistora, ktorý sa skladá z odporu kanála a ohmických kontaktov kolektora a emitora. Preto je jednou z hlavných výziev pre výkonové tranzistory je vytvorenie kvalitného ohmického kontaktu medzi kovom a polovodičom. Ako štandardný ohmický kontakt  pre GaN je multivrstva zložená z tenkých vrstiev titánu (Ti), hliníka (Al), niklu (Ni) a zlata (Au). Zníženia odporu kontaktu je možné dosiahnuť zmenou hrúbok a pomerov kovov, jemným zaleptaním do bariérovej vrstvy a taktiež  zmenou parametrov žíhania, pri ktorom dochádza k vytvoreniu ohmického kontaktu.
  • Téma: Tranzistory na báze III-V polovodičov pracujúce v obohacovacom režime
    Vedúci: RNDr. Dagmar Gregušová, DrSc. ( Oddelenie III-V polovodičov )
    Pedagogický vedúci: RNDr. Ján Greguš, PhD. (FMFI UK)
    Štud. program: Fyzika kondenzovaných látok a akustika
    Popis: Tranzistor s vysokou pohyblivosťou elektrónov na heteroštruktúrach na báze III-As a III-N (HFET) je intenzívne študovaný kvôli jeho výnimočným vlastnostiam  pre rôzne aplikácie vo výkonových súčiastkach budúcej generácie. Tiež má vysoký potenciál použitia i v špeciálnych vysokofrekvenčných aplikáciách. Cieľom práce bude hľadanie a použitie adekvátnych technologických operácií ako sú elektrochemická oxidácia, oxidácia  v kyslíkovej plazme a ďalšie nové prístupy  prípravy tranzistorov pre obohacovací režim ich činnosti. Adekvátnosť a efektivita technologických prístupov bude konfrontovaná meraním a analýzou charakteristík pripravených súčiastok.
  • Téma: Meranie elektrického transportu vo veľmi tenkých vrstvách 2D  materiálov
    Vedúci: Dr. Martin Hulman ( Oddelenie fyziky a technológie nanoštruktúr )
    Pedagogický vedúci: Doc. RNDr. Martin Moško DrSc (FMFI  UK)
    Štud. program: Fyzika kondenzovaných látok a akustika
    Popis:
    Veľmi tenké, dvojrozmerné (2D) materiály sú jedinečné pre svoje vlastnosti a patria v súčasnosti medzi najviac skúmané systémy. Z dôvodu miniaturizácie nových elektronických súčiastok predstavujú takéto ultratenké vrstvy veľmi perspektívny smer výskumu. Diplomová práca je zameraná na jednu skupinu 2D materiálov, a to konkrétne na skupinu  dichalkogenidov prechodových kovov (TMDC),  ako sú napr. MoS2, WS2, TiSe2 a iné. Na pracovisku vedúceho DP už boli pripravené ultratenké (< 10 nm) vrstvy niektorých TMDC materiálov.
    Cieľom práce je vyšetrovanie elektrických transportných vlastností v tenkých vrstvách vybraných TMDC materiálov. Diplomant sa naučí používať niektoré metódy na ich charakterizáciu, najmä atomárnu silovú mikroskopiu (AFM),  rtg difrakciu a Ramanovskú spektroskopiu. Ťažiskom práce bude meranie teplotne závislého elektrického transportu v 2D vrstvách pomocou zariadenia PPMS (Physical Property Measurement System).
  • Téma: Magnetic design of superconducting magnetic energy storage systems
    Vedúci: Mgr. E. Pardo, PhD. ( Oddelenie supravodičov )
    Pedagogický vedúci: Prof. Ing. Peter Ballo, PhD. (ÚJFI FEI STU)
    Štud. program: Fyzikálne inžinierstvo
    Popis: Coated conductors are the most promising high-temperature superconductors for applications. Superconducting Magnetic Storage Systems (SMES) are an important potential application, which may improve the stability of the electric network and reduce the power fluctuations in renewable energy sources. This diploma work is intended to develop a computer program in C++ in order to predict the main magnetic properties (such as magnetic field, maximum stored energy and critical current) and optimize the winding geometry in SMES made of coated conductors. A portion of the diploma work time will be dedicated to revising/learning the C++ language, if required.
  • Téma: Mikroštruktúra kompozitných supravodičov na báze MgB2
    Vedúci: Ing. A. Rosová, CSc. ( Oddelenie supravodičov )
    Pedagogický vedúci: Prof. Ing. Peter Ballo, PhD. (ÚJFI FEI STU)
    Odborný vedúci Ing. J. Fedor, PhD.
    Štud. program: Fyzikálne inžinierstvo
    Popis: Obsahom práce bude štúdium vplyvu tepelného profilu žíhania na mikroštruktúru jednotlivých súčastí kompozitných supravodičov na báze MgB2. Základným nástrojom mikroštrukturálnej charakterizácie bude transmisná elektrónová mikroskopia. Študent sa naučí pracovať s transmisným elektrónovým mikroskopom, spozná štruktúru jednotlivých materiálov tak, aby vedel nastaviť experimentálne podmienky a vyhodnocovať získaný obrazový materiál a elektrónové difraktogramy. Súčasťou práce bude riešenie softvérového prepojenia programu na snímanie a ukladanie obrazu a programu používaného na jeho vyhodnotenie. Preto je vhodné, aby mal študent skúsenosti s programovaním.
  • 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
    Popis: 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: Prof. Ing. Jaroslav Kováč, CSc. (UEF FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Popis: Vývoj v oblasti Blue-LED a laserov ako aj ultra-fialových fotodetektorov na báze GaN zaznamenal v posledných rokoch výrazný pokrok. 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 buď pasiváciou povrchu HFET tranzistora (redukcia zvodových prúdov), ako aj depozíciou dielektrickej vrstvy medzi hradlo a kanál tranzistora tzv. MOS-HFET tranzistory (redukcia prúdového kolapsu) alebo ich kombináciou.
    Úlohou študenta bude oboznámenie sa so základnými vlastnosťami MOS štruktúry s AlN 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: Simulácia a meranie kapacitných charakteristík HFET tranzistorov na báze GaN s high-k dielektrickou vrstvou
    Vedúci: Ing. R. Stoklas, PhD. ( Oddelenie III-V polovodičov )
    Pedagogický vedúci: Prof. Ing. Jaroslav Kováč, CSc. (UEF FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Popis: GaN je vhodným kandidátom na výrobu tranzistorov s vysokou pohyblivosťou elektrónov v kanály, a to z dôvodu vysokých hodnôt spontánnej a piezoelektrickej polarizácie. Tranzistor je tvorený heteroprechodom AlGaN/GaN resp. InAlN/GaN, avšak vysoká hustota povrchových pascí, ako aj pascí na heterorozhraní spôsobujú vznik prúdového kolapsu, čím výrazne obmedzujú jeho využitie z hľadiska dlhodobej spoľahlivosti. Na redukciu prúdového kolapsu sa využíva MOS štruktúra. Taktiež simulácia elektrických vlastností je dôležitá súčasť výskumu najmä z hľadiska optimalizácie.
    Úlohou študenta bude porovnávanie meraných výsledkov získaných z kapacitných meraní so simulovaným priebehom CV krivky, pretože simulácia nám dáva lepšiu možnosť pochopiť a vysvetliť namerané výsledky zmenou parametrov v simulovanom priebehu.
  • Téma: 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: Tradičné využitie magnetických materiálov sú pamäťové aplikácie. Aj keď počítačové harddisky sú už zrejme zastaranou technológiou, existujú iné návrhy pamätí založených na magnetických elementoch. Moderné návrhy magnetických pamätí čítajú a zapisujú informáciu čisto elektricky a vyhýbajú sa mechanickému pohybu. Nové materiály využívajú aj takzvanú antisymetrickú výmennú interakciu. Nové spôsoby manipulácie s magnetizáciou a nové typy interakcií značne rozšírili experimentálne možnosti a objavili sa nové výzvy pre modelovanie magnetických procesov. Cieľom tejto diplomovej práce je implementovať algoritmy na hľadanie tranzitných stavov, čo sú sedlové body na ceste minimálnej energie spájajúcej lokálne minimá na hyperploche celkovej energie. Znalosť sedlových bodov je dôležitá pre určenie stability magnetických stavov, ako aj dáva určitú informáciu o optimálnom riadení pamäte.
    Fyzikálny popis systému je klasický Heisenbergov model s Dzyaloshinskii-Moriya interakciou, respektíve dynamika je popísaná  Landau-Lifshitz-Gilbertovou rovnicou. Na hľadanie tranzitných stavov je možné použiť napríklad metadynamiku alebo Nudged Elastic Band algoritmus. Kľúčová vlastnosť implementácie by mala byť možnosť paralelizácie či už pomocou MPI knižnice albo GPU, pretože reálne systémy na štúdium ktorých sa zameriame je relatívne veľký.