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 2021/2022

  • Téma: Modelovanie pohybu magnetických skyrmiónov v umelom kryštáli
    Vedúci: Ing. Jaroslav Tóbik, PhD. (Odd. Fyziky a technológie nanoštruktúr ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: prof. Ing. Roman Martoňák, DrSc. (FMFI UK)
    Študijný program: Fyzika
    Popis:
    Magnetické skyrmióny sú objektom intenzívneho výskumu od roku 2006 [1]. Motiváciou ich skúmania je možnosť ich aplikácie v tzv. racetrack pamätiach [2], pretože skyrmióny môžu existovať v homogénnej tenkej vrstve ako metastabilná kvázičastica [3]. Pohyb skyrmiónu sa dá kontrolovať pomocou eltrického prúdu priamo vo vrstve, alebo v kovovej vrstve pod magnetickou vrstvou. Aby sa zamedzilo difúznemu pohybu vplyvom teploty a obmedzil vplyv náhodných porúch, navrhli sme ako základnú štruktúru pre pohyb magnetickú vrstvu s periodickým umiestnením dier [4]. Diery kôli magnetostatickej interakcii pôsobia na skyrmióny ako odpudivé centrá. V tejto práci by sme sa chceli venovať robustnosti manipulácie skyrmiónov pri konečnej teplote. Otázka teplotnej stability sa dá riešiť detailným modelovaním procesu pohybu skyrmiónu pri konečnej teplote formalizmom mikromagnetizmu. Druhý spôsob je popis skyrmiónu pomocou formalizmu kvázičastice a pravdepodobnosti prechodu skyrmiónu na iné pozície v kryštáli riešiť pomocou Fokker-Planckovej rovnice. Cieľom práce je určiť kvanitatívne ako spoľahlivé je posúvanie skyrmiónov v umelom kryštáli pomocou elektrických impulzov pri konečnej teplote.Literatúra:
    [1]Rössler UK, Bogdanov AN, Pfleiderer C (August 2006). „Spontaneous skyrmion ground states in magnetic metals“. Nature. 442 (7104): 797–801
    [2]Fert A, Cros V, Sampaio J (March 2013). „Skyrmions on the track“. Nature Nanotechnology. 8 (3): 152–6.
    [3] Romming N, Hanneken C, Menzel M, Bickel JE, Wolter B, von Bergmann K, et al. (August 2013). „Writing and deleting single magnetic skyrmions“. Science. 341 (6146): 636–9.
    [4] J. Feilhauer, S. Saha, J. Tobik, M. Zelent, L. J. Heyderman, and M. Mruczkiewicz: “Controlled motion of skyrmions in a magnetic antidot lattice”, Phys. Rev. B 102, 184425 (2020).
  • Téma: Modelovanie pohybu magnetických skyrmiónov v umelom kryštáli
    Vedúci: Ing. Jaroslav Tóbik, PhD. (Odd. Fyziky a technológie nanoštruktúr ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: doc. Ing. Peter Bokes, PhD. (FEI STU)
    Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
    Popis:
    Magnetické skyrmióny sú objektom intenzívneho výskumu od roku 2006 [1]. Motiváciou ich skúmania je možnosť ich aplikácie v tzv. racetrack pamätiach [2], pretože skyrmióny môžu existovať v homogénnej tenkej vrstve ako metastabilná kvázičastica [3]. Pohyb skyrmiónu sa dá kontrolovať pomocou eltrického prúdu priamo vo vrstve, alebo v kovovej vrstve pod magnetickou vrstvou. Aby sa zamedzilo difúznemu pohybu vplyvom teploty a obmedzil vplyv náhodných porúch, navrhli sme ako základnú štruktúru pre pohyb magnetickú vrstvu s periodickým umiestnením dier [4]. Diery kôli magnetostatickej interakcii pôsobia na skyrmióny ako odpudivé centrá. V tejto práci by sme sa chceli venovať robustnosti manipulácie skyrmiónov pri konečnej teplote. Otázka teplotnej stability sa dá riešiť detailným modelovaním procesu pohybu skyrmiónu pri konečnej teplote formalizmom mikromagnetizmu. Druhý spôsob je popis skyrmiónu pomocou formalizmu kvázičastice a pravdepodobnosti prechodu skyrmiónu na iné pozície v kryštáli riešiť pomocou Fokker-Planckovej rovnice. Cieľom práce je určiť kvanitatívne ako spoľahlivé je posúvanie skyrmiónov v umelom kryštáli pomocou elektrických impulzov pri konečnej teplote.
    Literatúra:
    [1]Rössler UK, Bogdanov AN, Pfleiderer C (August 2006). „Spontaneous skyrmion ground states in magnetic metals“. Nature. 442 (7104): 797–801 [2]Fert A, Cros V, Sampaio J (March 2013). „Skyrmions on the track“. Nature Nanotechnology. 8 (3): 152–6.
    [3] Romming N, Hanneken C, Menzel M, Bickel JE, Wolter B, von Bergmann K, et al. (August 2013). „Writing and deleting single magnetic skyrmions“. Science. 341 (6146): 636–9.
    [4] J. Feilhauer, S. Saha, J. Tobik, M. Zelent, L. J. Heyderman, and M. Mruczkiewicz: “Controlled motion of skyrmions in a magnetic antidot lattice”, Phys. Rev. B 102, 184425 (2020).
  • Téma: Ultratenký odporový teplotný detektor na báze grafénu
    Vedúci: doc. Ing. Viera Skákalová, DrSc. (Odd. Fyziky a technológie nanoštruktúr ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: prof. Ing. Viera Stopjaková, PhD. (FEI STU)
    Študijný program: Elektronika a fotonika
    Popis:
    Pre snímanie veľkých plôch s rýchlou odozvou a nízkou spotrebou energie je senzor na báze grafénu ideálnym teplomerom. Takýto odporový teplotný detektor (RTD), kde kompozitná štruktúra grafénových vrstiev tvorí ultratenký snímací materiál, bude umožňovať veľmi rýchlu odozvu na teplotnú zmenu. Navyše grafénová vrstva sa dá naniesť striekaním na akýkoľvek pevný alebo flexibilný povrch. Vlastnosti grafénových vrstiev sľubujú celú plejádu aplikácii ako: Teplotný senzor pre dobíjacie batérie, detekcia tepelných stôp, mapovanie rozloženia teploty, nízka tepelná kapacita, a preto rýchly ohrev, teplotná kompenzácia pri používaní elektrických obvodov, zdravotná starostlivosť, doprava a logistika, energetický manažment, monitorovanie procesov a iné.Projekt bude zahŕňať:

    • Prípravu grafénových vrstiev (rôzne hrúbky, veľkosti grafénových vločiek a rôzne substráty)
    • Meranie teplotných závislostí elektrického odporu v teplotnom intervale od 4 K do 400 K
    • Kalibrovanie R(T) pomocou štandardu merania teploty
    • Testovanie merania teploty na reálnych zariadeniach

    Výstupom práce bude vyhotovený ultratenký odporový teplotný detektor na báze grafénu.

  • Téma: Príprava a štúdium vlastností ultratenkých vrstiev a štruktúr 2D materiálov
    Vedúci: Mgr. M. Sojková, PhD. (Odd. mikroelektroniky a senzoriky ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: doc. Ing. Miroslav Mikolášek, PhD. (FEI STU)
    Štud. program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
    Popis:
    Cieľom práce je príprava ultratenkých vrstiev 2D materiálov pomocou sulfurizácie a selenizácie tenkých vrstiev kovov pripravených magnetrónovým naprašovaním 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: Akumulátor energie pre autonómne senzory
    Vedúci: Ing. Gabriel Vanko, PhD. (Odd. mikroelektroniky a senzoriky ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: prof. Ing. Vladimír Kutiš, PhD. (ÚAM – FEI STU)
    Štud. program:
    Popis:
    Autonómne senzory sú schopné pracovať nezávisle a bezdrôtovo počas relatívne dlhej doby bez externej napájacej sústavy, ktorá môže byť nahradená baterkou dopĺňanou systémom na zber energie (energy harvester). Efektívnym riešením by mohlo byť umiestnenie bezdrôtového senzora spolu s riadiacou a napájacou časťou na jednom čipe. V tejto oblasti sa črtajú možnosti využitia materiálov s vysokými hodnotami piezoelektrických koeficientov. Očakávame, že integráciou tenkovrstvových piezoelektrických materiálov do mikromechanických štruktúr na báze materiálového systému AlGaN/GaN dosiahneme výrazné zvýšenie piezoelektrickej konverzie a efektívnejšie využitie akumulovanej energie. Vo všeobecnosti, nasadenie takýchto systémov je finančne náročné, preto je nevyhnutné daný systém korektne numericky modelovať a analyzovať so všetkými potrebnými interakciami. Previazanie piezosenzorov a akčných členov s mechanickou štruktúrou na úrovni matematického modelu je možné realizovať analytickými alebo numerickými metódami. V numerickej oblasti pri modelovaní piezosystémov hrá dominantnú úlohu metóda konečných prvkov, ktorá sa využíva tak na modelovanie 3D piezoštruktúr, piezoškrupín a dosiek ale aj piezonosníkových prvkov. Práve nosníkové, doskové a škrupinové štruktúry sa pri smart štruktúrach najviac využívajú.
  • Téma: Vplyv hrúbky polovodiča a plochy blokujúceho kontaktu na spektrometrické vlastnosti detektora
    Vedúci: Mgr. Bohumír Zaťko, PhD. (Odd. mikroelektroniky a senzoriky ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: doc. Ing. Andrea Šagátová, PhD. (ÚJFI FEI STU)
    Štud. program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
    Popis:
    Cieľom práce je analýza spektrometrických vlastností pripravených polovodičových detektorov na báze semiizolačného GaAs. Úlohou bude premerať volt-ampérové charakteristiky dodaných polovodičových detektorov s rôznymi parametrami (plocha kontaktu a celková hrúbka) a stanoviť optimálne pracovné napätie. Potom premerať spektrometrické charakteristiky s využitím vybraných rádioisotopov (241-Am, 57-Co, 133-Ba) a následne zhodnotiť získané údaje.
  • Téma: Vplyv medzivrstvy v diamant/GaN heteroštruktúrach pre vysokovýkonové aplikácie
    Vedúci: Ing. Tibor Izsák, PhD. (Odd. mikroelektroniky a senzoriky ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: Ing. Marián Vojs, PhD. (FEI STU)
    Štud. program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
    Popis:
    Cieľom bakalárskej práce je štúdium vplyvu tenkých medzivrstiev (SiO2, SixNy, AlN, Al2O3) na vlastnosti heteroštruktúr polykryštalického diamantu/GaN z hľadiska odporu tepelnej bariéry, tepelnej vodivosti, náboja na rozhraniach a mechanického pnutia. Pripravené diamant/GaN heteroštruktúry budú jednak vo forme membrán pripravené reaktívnym iónovým leptaním, ako aj súvislé vrstvy deponované na kremíkových substrátoch.
  • Téma: Oxidové MIM diódy pre hardvérovú neurónovú sieť
    Vedúci: Ing. Boris Hudec, PhD. (Odd. Fyziky a technológie nanoštruktúr ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: Doc. Ing. Miroslav Mikolášek, PhD. (FEI STU)
    Študijný program: Elektronika a fotonika
    Popis:
    Oxidové MIM diódy sú elementárne elektronické súčiastky so štruktúrou kondenzátora (kov-izolant-kov), ktorých vlastnosti sú určené najmä hrúbkou a permitivitou ultra-tenkej oxidovej vrstvy (~nm) a použitými materiálmi elektród, kde hrá rolu najmä výstupná práca. Vďaka nízkej teplote prípravy (<400 °C) a nezávislosti od použitého substrátu sa dajú narásť aj v neskoršej fáze výroby čipu (tzv. back-end-of-line). Toto z nich robí horúce želiezko vo svete dnešnej More-Than-Moore 3D elektroniky, kde je trend pridávať čipom dodatočnú funkcionalitu bez zväčšovania plochy. Zameraním tejto práce bude participácia na príprave oxidových MIM diód kde aktívne vrstvy sú ultra-tenké (~nm) oxidy narastené depozíciou po atómových vrstvách (ALD), a ich následná elektrická charakterizácia. Cieľom bude presne opísať vzťah technologických parametrov a výsledných diódových charakteristík, čo umožní diódy využiť ako synapsie hardvérových neurónových sietí, či už samotné alebo v sérii s memristorom, v kontexte prebiehajúeho výskumného projektu s komerčným presahom. Študent/ka bude súčasťou výskumného tímu kde sa okrem detailného uchopenia využívaných charakterizačných a analytických techník priučí celému procesu vývoja mikroelektronických súčiastok.
  • Téma: Ultra-tenké dielektrické oxidy pre diódy neurónových sietí
    Vedúci: Ing. Boris Hudec, PhD. (Odd. Fyziky a technológie nanoštruktúr ElÚ SAV)
    Pedagogický vedúci: Ing. Tomáš Váry, PhD. (FEI STU)
    Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
    Popis:
    Oxidové MIM diódy sú elementárne elektronické súčiastky so štruktúrou kondenzátora (kov-izolant-kov), ktorých vlastnosti sú určené najmä hrúbkou a permitivitou ultra-tenkej oxidovej vrstvy (~nm) a použitými materiálmi elektród, kde hrá rolu najmä výstupná práca. Vďaka nízkej teplote prípravy (<400 °C) a nezávislosti od použitého substrátu sa dajú narásť aj v neskoršej fáze výroby čipu (tzv. back-end-of-line). Toto z nich robí horúce želiezko vo svete dnešnej More-Than-Moore 3D elektroniky, kde je trend pridávať čipom dodatočnú funkcionalitu bez zväčšovania plochy.
    Zameraním tejto práce bude predovšetkým porozumenie technológii depozície po atómových vrstvách (atomic layer deposition, ALD) a následné využitie ňou narastených ultra-tenkých oxidových vrstiev (ako TiO2, HfO2) v diódových MIM (metal-insulator-metal) štruktúrach. Tieto sa využijú ako synapsie hardvérových neurónových sietí, či už samotné alebo v sérii s memristorom, v kontexte prebiehajúeho výskumného projektu s komerčným presahom. Študent/ka bude súčasťou výskumného tímu kde sa okrem detailného uchopenia využívaných depozičných a analytických techník priučí celému procesu vývoja mikroelektronických súčiastok.