Bakalárske práce

Výhodou pre prihlásené študentky a študentov je možnosť pracovať na moderných zariadeniach a popritom si aj privyrobiť 150 – 200 € mesačne.

Témy pre rok 2023/2024

  • Téma:Vývoj výkonových tranzistorov na báze GaN pre elektrické autá
    Vedúci: Ing. Michal Blaho, PhD. (Odd. III-V polovodičov ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci:doc. Ing. Aleš Chvála, PhD. (Ústav elektroniky a fotoniky, FEI STU)
    Študijný program: Elektronika a fotonika
    Popis:
    Očakávaný nárast počtu elektrických áut zo súčasných pár miliónov je v roku 2035 až 125 miliónov. Takéto zvýšenie vyžaduje vývoj nových elektrických komponentov pre efektívne, ľahké a cenovo dostupné systémy elektrického pohonu a nabíjania. V súčasnosti sú komerčne dostupné výkonové súčiastky vhodné na tento účel postavené najmä na širokopásmových polovodičoch ako je nitrid gália (GaN). Tieto obvykle pracujú v napäťovej oblasti do 600 V, čo je ešte ďaleko od jeho medzných teoretických materiálových vlastností. Ďalšie zlepšenie v tejto oblasti ponúka zvýšenie pracovného napätia až na 900 V, čo je možné dosiahnuť zvýšením kvality epitaxných vrstiev GaN. Túto je možné dosiahnuť zmenou substrátu, pre rast GaN vrstiev zo súčasného často využívaného a cenovo dostupného kremíka, na karbid kremíka (SiC), ktorý umožňuje plne využiť materiálový potenciál nitridu gália.
    Cieľom bakalárskej práce bude charakterizácia tranzistorov na báze epitaxných GaN vrstiev pripravených metódou chemickej depozície z pár organokovov (MOCVD) využívanej na ElÚ SAV. Úlohou študenta/ky bude výroba tranzistorov s využitím moderných technologických postupov (litografia, plazmatické leptanie, depozícia po atomárnych vrstvách,..) a pokročilá elektrická charakterizácia pripravených štruktúr. Získané poznatky budú využité pre optimalizáciu rastu GaN vrstiev v rámci aktuálne riešených národných a medzinárodných výskumných projektov.
  • Téma: Tepelné vlastnosti tranzistorov na báze ultraširokopásmového polovodiča Ga2O3
    Vedúci: Ing. Filip Gucmann, PhD., (Odd. III-V polovodičov ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci:Ing. Juraj Priesol, PhD. (Ústav elektroniky a fotoniky, FEI STU)
    Študijný program: Elektronika a fotonika
    Popis:
    Súčasný moderný trend vývoja materiálov vhodných pre ďalšie generácie elektronických súčiastok potvrdzuje záujem o polovodiče s väčšou šírkou energetickej medzery (Eg) ako Si. Týmito boli dlho najmä nitrid gália (GaN) a karbid kremíka (SiC), no tento trend pokračuje ďalej a privádza do pozornosti materiály ako AlN, AlGaN  vysokým obsahom Al, diamant a oxid gália (Ga2O3) ako vhodných kandidátov pre vysokonapäťové/vysokovýkonové súčiastky. Kvôli relatívne jednoduchej príprave substrátov aj epitaxných vrstiev, veľkej šírke energetickej medzery (Eg ~5 eV) a vysokému teoretickému prieraznému poľu (Ecr ~8 MV/cm) je práve Ga2O3 veľmi sľubným materiálom pre elektronické súčiastky s vysokým blokovacím napätím (>8 kV) a potenciálne pre vysoké spínacie výkony.
    Hlavné uplatnenie môžu takéto súčiastky nájsť napr. v elektrických dopravných prostriedkoch či zariadeniach pre transformáciu vysokých napätí v budúcich jednosmerných distribučných sieťach, vďaka čomu môžu významnou mierou prispieť k zníženiu konverzných strát, širokému nasadeniu elektrických osobných a nákladných automobilov a tak napomôcť k budúcej nízkouhlíkovej ekonomike.
    Hlavným cieľom tejto práce bude štúdium tepelných vlastností, najmä tepelného odporu Rth, tranzistorov na báze polovodiča Ga2O3. Rth, bude meraný vhodnou termometrickou metódou, napr. sledovaním tepelne-závislého odporu kovu hradlovej elektródy. V práci budú využívané moderné technologické prístroje a postupy dostupné na Fakulte Elektrotechniky a informatiky STU a Elektrotechnickom ústave SAV, v. v. i.
  • Téma:Teplotná analýza transportných vlastností tenkých InN vrstiev rastených na horčíkom (Mg) dotovaných InAlN štruktúrach pomocou Van der Pauw a Hall meracích techník
    Vedúci: Ing. Roman Stoklas, PhD. , (Odd. III-V polovodičov ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: Ing. Aleš Chvála, PhD., (Ústav elektroniky a fotoniky, FEI STU)
    Študijný program: Elektronika a fotonika
    Popis:
    Vysoká prevádzková rýchlosť tranzistorov závisí od driftovej rýchlosti v kanály. Podľa teoretických výpočtov poskytuje InN najvyššia rýchlosť driftu elektrónov v ustálenom stave medzi všetkými polovodičmi, s hodnotou ∼5–6 × 107 cm s-1. V spolupráci s univerzitou na Kréte (FORTH) sa nám podarilo pripraviť a analyzovať vrstvu s 1×108 cm/s driftovou rýchlosťou pri elektrickej intenzite 48kV/cm, čo je najvyššia ustálená rýchlosť elektrónov aká bola kedy nameraná v akejkoľvek pevnej látke. Avšak hrúbka vrstvy bola 700nm. Pre tranzistory je požadovaná hrúbka do 20nm. Taktiež štruktúry InAlN dotované horčíkom (Mg) sú žiadúce ako bufferová vrstva pre HFET tranzistory s InN kanálom, a to z dôvodu zníženia vysokej elektrónovej koncentrácie akumulovanej na povrchu InAlN vrstvy a zníženiu celkového zvodového prúdu tranzistora. Úlohou študenta bude oboznámenie sa s metodikou merania Van der Pauw a Hall meraní. Interpretácia nameraných výsledkov. V rámci bakalárskej práce sa zameriame na analýzu tenkých InN vrstiev. Taktiež bude skúmaná teplotná závislosť spomínaných techník na určenie rozptylových mechanizmov, čo je veľmi žiadúce pre návrh tranzistorov s InN kanálom pre oblasť THz.
  • Téma: Využitie mikroskopu atomárnych síl pri charakterizácií jednofotónového detektora
    Vedúci: Ing. Ján Šoltýs, PhD. (Odd. Fyziky a technológie nanoštruktúr ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: Ing. Milan Pavúk, PhD. (FEI STU)
    Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
    Popis:
    Jednofotónové detektory sú hlavným prvkom v kvantovej optike a kvantovej komunikácie. Využívajú sa detektory na báze supravodivého nanodrôtu (SNSPD, Superconducting nanowire single photon detector), ktoré dokážu detegovať jednotlivé  fotóny s vysokou kvantovou účinnosťou. SNSPD pozostáva z nanodrôtu so šírkou približne 100 nm a hrúbkou 10 nm, ktorý je zvyčajne v tvare meandra. Pre správnu funkčnosť detektora je dôležité, aby šírka aj hrúbka nanodrôtu bola konštantná pozdĺž celej jeho dĺžky. Vhodným prostriedkom na analýzu rozmerov je mikroskop atomárnych síl (AFM), ktory poskytuje sub-nanometrové rozlíšenie. Študent sa pod vedením vedúceho práce naučí obsluhovať AFM mikroskop a túto odbornosť využije pri charakterizácií detektora.
  • Téma: Charakterizácia Ga2O3 tranzistorov pre výkonové aplikácie
    Vedúci: Ing. Milan Ťapajna, PhD., (Odd. III-V polovodičov ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: Ing. Peter Ondrejka, PhD., (Ústav elektroniky a fotoniky, FEI STU)
    Štud. program: Elektronika a fotonika
    Popis:
    Oxid galitý (Ga2O3) je nový ultra-širokopásmový polovodičový materiál, ktorý má technologický potenciál pre vývoj nových súčiastok v tejto oblasti. Ich využitie môže zahŕňať elektrickú dopravu (elektromobilita, elektrická trakcia) či transformáciu vysokých jednosmerných napätí v distribučných sieťach. Cieľom práce bude elektrická charakterizácia tranzistorov na báze Ga2O3 vrstiev pripravených na Elektrotechnickom ústave SAV, v.v.i. (ElÚ SAV) Práca bude zameraná na detailnú elektrickú charakterizáciu parametrov tranzistorov. Okrem štandardných charakteristík tranzistora bude analyzovaná kvalita ohmických kontaktov, mechanizmus vodivosti kanálovej vrstvy a kvalita rozhrania medzi oxidom a polovodičom. Výsledky budú využité pri výskume nových materiálov pre elektroniku riešenej v existujúcej spolupráci medzi FEI STU a ElÚ SAV.