Názov: Vývoj systému na štúdium striedavých strát v kompozitných supravodičoch
Školiteľ ELU: Mgr.Ján Kováč, PhD
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Elektroenergetika
Pedagogický vedúci:
Zadanie:
Z rastúcimi požiadavkami na výrobu a prenos elektrickej energie a súčasnou snahou minimalizovanie z toho vyplývajúcich nežiaducich environmentálnych dôsledkov je oblasť energetických strát mimoriadne aktuálna.
V kompozitných supravodičoch pri striedavých režimoch dochádza k disipatívnym procesom na základe viacerých fyzikálny javov, ako je magnetická hysteréza, vírivé prúdy a tiež väzobné prúdy. Pre detailné štúdium jednotlivých zložiek strát a ich minimalizácie je nevyhnutná možnosť presných a citlivých meraní v rôznych podmienkach, ako sú frekvencia a amplitúda vonkajšieho magnetického poľa alebo transportného prúdu a tiež teplota kompozitu respektíve ich kombinácie.
Ťažiskom tejto bakalárskej práce bude vylepšovanie už existujúceho špecializovaného meracieho systému v Kryolaboratóriu na Elektrotechnickom ústave SAV s cieľom zvýšenia jeho citlivosti, presnosti a rozšírenie aktuálne dosahovaných parametrov (amplitúd, frekvencií a teplôt). Od riešiteľa sa očakáva zvládnutie špeciálnych meracích postupov založených na Lock-In technike, ako aj merania pri veľmi nízkych teplotách (okolo 20 K) a tiež programovanie v prostredí LabView. Zdokonaleným systémom budú zmerané striedavé straty vo vybraných progresívnych supravodičoch študovaných na ElU SAV.
Názov: Teplotná analýza prierazného napätia vertikálnych štruktúr na báze GaN so semi-izolačným kanálom s rôznou hrúbkou a obsahom uhlíka
Školiteľ ELU: Ing. Roman Stoklas, PhD.
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Elektronika a fotonika
Pedagogický vedúci: Ing. Aleš Chvála, PhD.
Zadanie:
Vertikálne štruktúry na báze gálium nitridu (GaN) so semi-izolačným kanálom dopovaným uhlíkom prinášajú viacero významných výhod v porovnaní s konvenčnými laterálnymi štruktúrami. Medzi základné výhody patrí vyššie prierazné napätie z dôvodu lepšieho rozloženia elektrického poľa a nižšieho zvodového prúdu v dôsledku semi-izolačných vlastností štruktúry. Nižšia parazitná kapacita v semi-izolačných štruktúrach predstavuje výrazné zníženie spínacích strát, čo je žiadané pre RF aplikácie a rýchle DC/DC meniče pre elektromobilový priemysel.
Úlohou študenta bude analýza prierazného napätia vertikálnych štruktúr na báze GaN, ktoré využívajú semi-izolačný kanál dopovaný uhlíkom. Cieľom práce je skúmanie vplyvu hrúbky semi-izolačnej vrstvy a koncentrácie uhlíka na hodnotu prierazného napätia, čo je kľúčový parameter pre návrh výkonových polovodičových súčiastok určených pre vysoko-napäťové aplikácie. Merania prierazného napätia budú realizované pomocou jednosmernej I-V charakterizácie. Výsledky budú slúžiť na zlepšenie návrhu vertikálnych GaN výkonových súčiastok a tiež ako podklad pre budúci vývoj vysoko-napäťových komponentov.
Názov: Príprava a charakterizácia polykryštalických vrstiev β-Ga₂O₃ pre výkonové a senzorické aplikácie
Školiteľ ELU: Ing. Michal Sobota, PhD.
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Elektronika
Pedagogický vedúci: doc. Ing. Juraj Marek, PhD.
Zadanie:
Práca sa zaoberá prípravou a komplexnou charakterizáciou polykryštalických vrstiev β-Ga₂O₃ pripravených metódou LI-MOCVD. Oxid gália predstavuje perspektívny ultra-širokopásmový polovodič vhodný pre aplikácie vo výkonovej elektronike a senzorických zariadeniach. V práci bude spracovaný literárny prehľad vlastností a aplikácií materiálu Ga₂O₃. Experimentálna časť je zameraná na štúdium vplyvu dopácie na štruktúrne, elektrické a optické vlastnosti vrstiev. Štruktúrna analýza bude realizovaná pomocou röntgenovej difrakcie, elektrické vlastnosti budú skúmané metódou TLM a optické vlastnosti pomocou merania optickej transmitancie. Výsledky práce prispejú k lepšiemu pochopeniu elektrických vlastností v polykryštalickom β-Ga₂O₃ a jeho potenciálu pre praktické aplikácie. Práca bude realizovaná na Elektrotechnickom ústave SAV, v. v. i.
Názov: Mikroštrukturálna analýza vrstiev oxidu galitého určených pre ultra-široko-pásmové elektronické štruktúry
Školiteľ ELU: Ing. Rosová Alica, CSc.
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Fyzikálne inžinierstvo
Pedagogický vedúci: Ing. Patrik Novák, PhD.
Zadanie:
Oxid galitý (Ga2O3) je nový širokopásmový polovodičový materiál (Eg ~5 eV), ktorý má technologický potenciál pre vývoj nových polovodičových súčiastok pracujúcich s napätiami nad 10 kV, napríklad pre vysokovýkonové a vysokonapäťové spínače a usmerňovače, ale aj pre rôzne optoelektronické prvky pracujúce v ultrafialovej časti spektra. Cieľom práce bude komplexné štúdium mikroštruktúry Ga2O3 alebo (AlxGa1-x)2O3 vrstiev pripravených na Elektrotechnickom ústave SAV metódou chemickej depozície z pár na rôznych substrátoch (zafír, SiC, Si) alebo substrátoch pokrytých bufferovými vrstvami. Študent/študentka sa vo svojej práci sústredí na analýzu pomocou elektrónovej mikroskopie – pomocou rastrovacej elektrónovej (SEM) a transmisnej elektrónovej (TEM) mikroskopie. Výsledky práce budú podkladom pre ďalšiu optimalizáciu ich rastu a následne ich elektrických a elektro-optických vlastností pre potreby prípravy usmerňujúcich diód typu kov-polovodič alebo pn s heteropriechodom a tranzistorov na báze Ga2O3. Práca bude realizovaná na Elektrotechnickom ústave SAV, v. v. i.
Názov: Elektro-migrácia atómov vodíka v tenkých vrstvách Ga2O3
Školiteľ ELU: Mgr. Fridrich Egyenes, PhD.
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
Pedagogický vedúci: Ing. Mgr. Marián Janík, PhD.
Zadanie:
Oxid galitý (Ga2O3) predstavuje vďaka svojim širokopásmovým vlastnostiam ideálny materiál pre aplikácie vo vysoko výkonovej elektronike. Vodík v jeho štruktúre sa viaže na kompenzačné centrá a jeho prítomnosť priamo ovplyvňuje výslednú vodivosť a transportné vlastnosti materiálu. Pri praktickom využití však pri zvyšovaní priloženého napätia dochádza k náhlemu a trvalému nárastu odporu, čo môže súvisieť práve s redistribúciou vodíkových atómov. Cieľom bakalárskej práce je experimentálne overiť predpoklad, že tento nárast elektrického odporu v súčiastkach na báze Ga2O3 je spôsobený elektro-migráciou vodíka. Práca zahŕňa prípravu testovacích štruktúr v čistých priestoroch, ich následné žíhanie vo vodíkovej atmosfére a meranie prúdovo-napäťových charakteristík pri vysokom elektrickom zaťažení. Úlohou študenta bude analyzovať vplyv prítomnosti vodíka na elektrické vlastnosti súčiastky a sledovať zmeny v jej vodivosti.
Názov: Optická charakterizácia a fotoluminiscenčné vlastnosti dopovaných diamantových vrstiev
Školiteľ ELU: Ing. Tibor Izsák, PhD.
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Elektronika a fotonika
Pedagogický vedúci: Doc. Ing. Jaroslav Kováč, PhD.
Zadanie:
Táto diplomová práca skúma optické vlastnosti poly- a monokryštalických diamantových filmov. Pomocou pokročilých optických meracích techník, ako je Ramanova spektroskopia, bude študent analyzovať vplyv rôznych dopantov (Si, Er, Ge…) na luminiscenčné vlastnosti a štrukturálnu integritu diamantových vrstiev. Prostredníctvom systematických zmien v koncentrácii a podmienkach dopovania sa stanovia korelácie medzi fotoluminiscenčnou odozvou a elektronickými vlastnosťami vrstiev. Zistenia zdôrazňujú potenciálne využitie dopovaných diamantových filmov v optoelektronických zariadeniach a fotonických systémoch a ponúkajú pohľad na zlepšenie luminiscenčných vlastností prostredníctvom kontrolovaných dopovacích stratégií. Táto štúdia prispieva k pochopeniu diamantu ako všestranného materiálu v pokročilých fotonických aplikáciách.
Názov: Optimalizácia prípravy kontaktov pre FET tranzistory na báze TMD materiálov
Školiteľ ELU: Mgr. Agáta Laurenčíková, PhD.
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Elektronika a fotonika
Pedagogický vedúci: Ing. Soňa Kováčová, PhD.
Zadanie:
Práca sa zameriava na optimalizáciu prípravy kontaktov pre FET tranzistory na báze 2D TMD (Transition Metal Dichalcogenide – dichalcogenidy prechodných kovov) materiálov, ktoré predstavujú perspektívne materiály pre budúce elektronické a fotonické aplikácie. TMD materiály tvoria skupinu vrstvených polovodičov so všeobecným chemickým vzorcom MX₂, kde M je prechodný kov zo IV., V. alebo VI. skupiny periodickej tabuľky a X je chalkogén (napr. MoS₂, PtSe₂). Cieľom práce je analyzovať a optimalizovať technologické postupy tvorby kontaktov s dôrazom na minimalizáciu kontaktného odporu, použitie medzivrstiev na optimalizáciu rozhrania kov–TMD a zvýšenie reprodukovateľnosti elektrických vlastností tranzistorov. V rámci práce budú skúmané rôzne materiály kontaktov (napr. viacvrstvové kovové systémy, kontakty na báze TMD materiálov), metódy depozície a úpravy povrchu TMD vrstiev. Výsledky prinesú poznatky o vplyve technologických parametrov na elektrické charakteristiky FET tranzistorov a prispejú k efektívnejšiemu návrhu kontaktov pre 2D polovodičové materiály, čo je kľúčové pre budúce aplikácie TMD materiálov v oblasti nanoelektroniky a flexibilných elektronických aplikáciách. Práca bude realizovaná na ElÚ SAV, v.v.i., ktorý disponuje modernými technologickými zariadeniami. V rámci riešenia tejto práce sa študent naučí základy tvarovania povrchov pomocou optickej fotolitografie a depozície kontaktov. Oboznámi sa tiež s prácou na SEM a AFM mikroskope a s elektrickými meraniami na pripravených štruktúrach.
Názov: Detektory nabitých častíc na báze širokopásmových polovodičov
Školiteľ ELU: Mgr. Bohumír Zaťko, PhD.
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Fyzikálne inžinierstvo
Pedagogický vedúci: doc. Ing. Andrea Šagátova, PhD.
Zadanie:
Cieľom práce je analýza vlastností detektorových štruktúr využívajúcich silikón karbid a diamantovú vrstvu ako detekčné médium. Detektorová štruktúra má dva elektrické kontakty, ktoré sú byť naprieč vrstvou. Úlohou študenta bude premerať volt-ampérové charakteristiky dodaných štruktúr s rôznymi parametrami (plocha kontaktu a celková hrúbka detekčnej vrstvy) a stanoviť optimálne pracovné napätie. Potom premerať detekčné charakteristiky vo vákuovom zariadení s využitím spektrometrickej trasy pri rôznych teplotách detektora. Zdrojom nabitých častíc bude rádioisotop 241-Am a následne zhodnotiť získané parametre vybraných detektorov.
Názov: Príprava a charakterizácia dopovaných práškov sulfidov prechodných kovov pre superkapacitory
Školiteľ ELU: Mgr. M. Sojková, PhD.
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Elektronika a fotonika
Pedagogický vedúci: Ing. Peter Ondrejka, PhD.
Zadanie:
Cieľom práce je príprava a charakterizácia dopovaných práškov sulfidov prechodných kovov pomocou sulfurizácie oxidov prechodných kovov. Testovať budeme viacero kovov ako dopantov (meď, nikel). Úlohou bude nájsť optimálne podmienky prípravy práškov, druhu a obsahu dopantu s cieľom dosiahnuť čo najvyššie hodnoty kapacity. Pripravené prášky budú skúmané pomocou RTG difrakčnej analýzy, skenovacej elektrónovej mikroskopie, Ramanovej spektroskopie, cyklickej voltametrie, elektrochemickej impedančnej spektroskopie a ďalšími analýzami.
Práca bude realizovaná v spolupráci s Elektrotechnickým ústavom SAV.
Názov: Optimalizácia prípravy p- a n-polovodičových vrstiev dichalkogenidov prechodných kovov pre FET štruktúry
Školiteľ ELU: Mgr. M. Sojková, PhD.
Fakulta: FEI STU
Študijný program: Elektronika a fotonika
Pedagogický vedúci: Ing. Peter Ondrejka, PhD.
Zadanie:
Cieľom práce je príprava a charakterizácia dopovaných práškov sulfidov prechodných kovov pomocou sulfurizácie oxidov prechodných kovov. Testovať budeme viacero kovov ako dopantov (meď, nikel). Úlohou bude nájsť optimálne podmienky prípravy práškov, druhu a obsahu dopantu s cieľom dosiahnuť čo najvyššie hodnoty kapacity. Pripravené prášky budú skúmané pomocou RTG difrakčnej analýzy, skenovacej elektrónovej mikroskopie, Ramanovej spektroskopie, cyklickej voltametrie, elektrochemickej impedančnej spektroskopie a ďalšími analýzami.
Práca bude realizovaná v spolupráci s Elektrotechnickým ústavom SAV.
Názov: Modelovanie a simulácia spinových qubitov v kvantových bodkách
Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo (FEI STU)
Stupeň štúdia: Bc.
Meno školiteľa z ElÚ: Marián Janík
Meno pedagogického vedúceho: Marián Janík
Anotácia:
Kvantové počítače využívajú princípy kvantovej mechaniky, ako sú superpozícia a previazanosť, na riešenie úloh, ktoré sú pre klasické počítače prakticky neriešiteľné. Táto bakalárska práca sa zameriava na modelovanie a simuláciu spinových qubitov v kvantových bodkách. Cieľom práce je štúdium dynamiky spinových qubitov, ich interakcií s vonkajšími poľami a prostredím, ako aj možností manipulácie ich kvantových stavov. Študent sa oboznámi s teoretickými základmi kvantových výpočtov, princípmi fungovania spinových qubitov, a pomocou numerických simulácií analyzuje ich správanie, čo umožní lepšie pochopenie ich využitia v kvantových algoritmoch a technológiách.
Názov: Príprava a charakterizácia supravodivých NbTiN tenkých vrstiev a nanoštruktúr pre jednofotónovú detekciu
Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
Stupeň štúdia: Bc.
Meno školiteľa z ElÚ: Ing. Tomáš Ščepka, PhD
Meno pedagogického vedúceho: RNDr. Juraj Chlpík, PhD. (FEI STUBA)
Anotácia:
Táto práca sa zameriava na technologickú prípravu a fyzikálnu charakterizáciu supravodivých tenkých vrstiev a nanoštruktúr z nitridu nióbu a titánu (NbTiN) určených pre aplikácie v supravodivých jednofotónových detektoroch. Tenké vrstvy NbTiN sú pripravené metódou reaktívneho magnetrónového naprašovania v atmosfére argónu a dusíka, pričom je študovaný vplyv depozičných parametrov na ich štrukturálne a supravodivé vlastnosti. Technologická časť práce tiež zahŕňa procesy elektrónovej litografie a suchého leptania používané na definovanie nanoštruktúr optimalizovaných pre detekciu v telekomunikačnom pásme. Fyzikálna charakterizácia je zameraná na merania teplotnej závislosti elektrického odporu, určenie kritickej teploty supravodivého prechodu, kritického prúdu a magnetotransportných vlastností. Získané výsledky sú analyzované z hľadiska vplyvu rozmerového obmedzenia a rozptylových mechanizmov na supravodivé vlastnosti NbTiN nanoštruktúr a ich využiteľnosť v supravodivých jednofotónových detektoroch.
Názov: Hľadanie tranzitných stavov v makrospinovom modeli
Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo (FEI STU)
Stupeň štúdia: Bc.
Meno školiteľa z ElÚ: Jaroslav Tóbik
Meno pedagogického vedúceho: Jaroslav Tóbik
Anotácia:
Umelé spinové ľady sú umelo vyrobené štruktúry poskladané z veľkého množstva mikroskopických elementov. Jednotlivé elementy sa chovajú ako permanentné magnety, ktoré môžu byť namagnetizované dvoma možnými smermi. Otázka, ktorá nás zaujíma je, ako vyzerá energetická mapa konfiguračného priestoru umelého spinového ľadu. Použitím numerických metód sa budeme snažiť nájsť ako vyzerá detailne prepínanie elementov umelých spinových ľadov.
Názov: Magnónová pásová štruktúra umelých spinových kryštálov
Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo (FEI STU)
Stupeň štúdia: Bc.
Meno školiteľa z ElÚ: Jaroslav Tóbik
Meno pedagogického vedúceho: Jaroslav Tóbik
Anotácia:
Metódami mikroelektroniky sa dajú vyrobiť umelé periodické štruktúry. V periodických Štruktúrach majú voľne šíriteľné vlny, tzv. pásovú štruktúru. Tvar a symetria kryštálu majú veľký význam. vplyv na tvar spektra vĺn. Cieľom práce je skúmať – analyticky aj numericky – spektrá magnetických vĺn – magnónov v rôznych umelých magnetických kryštáloch.
Názov: Využitie elektrónovej litografie pri vytváraní magnetických nanoštruktúr
Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
Stupeň štúdia: Bc.
Školiteľ z ElÚ: Ing. Ján Šoltýs, PhD.
Meno pedagogického vedúceho: Ing. Jaroslav Tóbik, PhD.
Anotácia:
Moderné technológie umožňujú presnú kontrolu magnetických vlastností mikro a nanoštruktúr. Tento vývoj je dôležitý napr. pre nové typy magnetických súčiastok ako sú pamäte s vysokou hustotou záznamu, rýchlou odozvou a nižšou spotrebou energie. Znižovanie energetickej náročnosti pamäťových prvkov je dnes rovnako dôležité ako zvyšovanie množstva ukladaných dát. Perspektívnou témou sú aj umelé magnetické kryštály pre šírenie mikrovĺn a magnetických vĺn (magnónov). Základnou požiadavkou takýchto nanoštruktúr je spoľahlivé prepínanie magnetického stavu pri dobre definovanom magnetickom poli. Na prípravu veľmi malých magnetických štruktúr sa často používa elektrónová litografia (EBL), ktorá využíva fokusovaný elektrónový zväzok, vďaka čomu sa dosahuje nanometrová presnosť. V praxi sa EBL realizuje pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu doplneného o špeciálny softvér.
Cieľom bakalárskej práce bude oboznámiť sa s obsluhou skenovacieho elektrónového mikroskopu a s prípravou submikrometrových magnetických štruktúr rôznych tvarov pomocou EBL. Následne sa študent zoznámi s technikou magnetickej silovej mikroskopie (MFM), ktorú využije na zobrazovanie a analýzu magnetických stavov vytvorených štruktúr.
Názov: Využitie elektrónovej litografie pri vývoji kvantových detektorov
Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
Stupeň štúdia: Bc.
Školiteľ z ElÚ: Ing. Ján Šoltýs, PhD.
Meno pedagogického vedúceho: Ing. Mgr. Marián Janík, PhD.
Anotácia:
Jednofotónové detektory predstavujú kľúčový prvok kvantovej optiky aj kvantovej komunikácie. Medzi najpoužívanejšie patria detektory založené na supravodivom nanodrôte (SNSPD – Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors), ktoré umožňujú spoľahlivú detekciu jednotlivých fotónov s veľmi vysokou kvantovou účinnosťou. SNSPD pozostáva z nanodrôtu so šírkou približne 100 nm a hrúbkou okolo 10 nm. Pre správnu funkciu detektora je nevyhnutné, aby tieto rozmery zostali konštantné po celej dĺžke nanodrôtu. Optimálnym prostriedkom na vytváranie takýchto presných štruktúr je litografia využívajúca elektrónový zväzok (EBL – Electron Beam Lithography). Tento lúč elektrónov kreslí požadované vzory do tzv. rezistovej vrstvy. Takto upravený rezist následne slúži ako maska na prenos nanoštruktúr do kovového alebo polovodičového materiálu. V laboratórnej praxi sa EBL realizuje pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu
Cieľom bakalárskej práce bude oboznámiť sa s obsluhou skenovacieho elektrónového mikroskopu, litografickým softvérom a so samotnou prípravou submikrometrových štruktúr pomocou EBL. Následne sa študent zoznámi s technikou mikroskopie atomárnych síl (AFM), ktorú využije na zmeranie rozmerov vytvorených štruktúr.
Názov: Magnetické usporiadania feromagnetických antidot mriežok
Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
Stupeň štúdia: Bc.
Školiteľ z ElÚ: Juraj Feilhauer
Meno pedagogického vedúceho: Jaroslav Tóbik
Anotácia:
Vďaka minimálnemu rozptylu energie a absencii Joulovho tepla sú spinové vlny (magnóny) považované za perspektívnu alternatívu k tradičnému prenosu náboja v budúcich informačných a komunikačných technológiách. Na riadenie ich šírenia v reálnych zariadeniach je nevyhnutné modifikovať ich pásovú štruktúru (napr. vytvorením zakázaného pásu). Sľubným riešením sú v tomto smere feromagnetické vrstvy s pravidelne rozmiestnenými otvormi, známe ako antidotové mriežky, ktoré umožňujú precíznu kontrolu nad magnónovým spektrom. Pásovú štruktúru feromagnetických antidot mriežok výrazne ovplyvňujú ich magnetické stavy, čo otvára prakticky zaujímavú možnosť prepínania (rekonfigurácie) pásovej štruktúry. Cieľom práce bude preskúmať, s využitím počítačových simulácií, magnetické stavy takýchto antidotových mriežok s rôznou geometriou a ich kontrolu a prepínanie pomocou vonkajšieho magnetického poľa.