Předměty Projekt 2 (KFY/PRJ2), Projekt 3 (KFY/PRJ3), Projekt 4 (KFY/PRJ4)

Podmínky a požadavky:

  • Student kontaktuje garanta předmětu nejpozději v prvním týdnu daného semestru. (PRJ2 ‒ doc. Ing. P. Baroch, Ph.D., PRJ3 ‒ prof. Ing. P. Zeman, Ph.D., PRJ4 ‒ doc. Ing. J. Houška, Ph.D.)
  • Po domluvě s garantem předmětu bude studentovi vybráno vhodné téma projektu.
  • K získání zápočtu vypracuje student zprávu o řešeném projektu, kterou po schválení vedoucím projektu představí na konci semestru formou prezentace.
  • Každé téma lze v rámci předmětů Projekt 2‒4 řešit pouze jednou.
  • Zápočet zapisuje garant předmětu.

Témata řešená v rámci předmětů Projekt 2‒4:

1. Studium topografie povrchu tenkých vrstev pomocí mikroskopie atomárních sil (PRJ2 - obsazeno)
Seznámit se s metodou mikroskopie atomárních sil AFM (teorie). Připravit vzorky na měření pomocí přístroje SmartSPM. Změřit topologii různých povrchů v kontaktním a nekontaktním módu.

2. Měření vodivosti tenkých vrstev pomocí Hallovy sondy
Seznámit se s principem měření pomocí Hallovy sondy a výpočtem rezistivity, mobility a koncentrace nosičů náboje z naměřených dat. Připravit vzorky, změřit elektrické vlastnosti vybraných vzorků, případně jejich závislost na teplotě, zhodnotit výsledky s ohledem na teorii a prezentovat zjištěné závěry.

3. Měření tribologických vlastností
Seznámit se s principem měření tribologických vlastností, tj. přípravou vzorků na měření, ovládání zařízení a vyhodnocení testů. Změřit závislost tribologických vlastností na různých parametrech.

4. Snímkování pomocí skenovací elektronové mikroskopie (PRJ2 - obsazeno)
Seznámit se s principy elektronového mikroskopu. Vyšetřit vliv jednotlivých parametrů (druh detekovaných elektronů, urychlovací napětí, pracovní vzdálenost ...) na výsledný obraz. Vyšetřit strukturu tenkovrstvých materiálů a výběr nejvhodnějších parametrů pro zvolený druh snímku.

5. Analýza prvkového složení pomocí metod energiově a vlnově disperzních spektroskopie
Seznámit se s principem funkce vlnově disperzní spektroskopie (WDS) a elektronově disperzní spektroskopie (EDS). Zvládnout základní obsluhu skenovacího elektronového mikroskopu. Připravit dodané tenkovrstvé materiály pro analýzu pomocí EDS a WDS. Nasnímat spektra prvkových standardů a měřených tenkých vrstev. Vyhodnotit a zpracovat data.

6. Studium vlivu teploty a doby ohřevu na oxidační procesy tenkých vrstev
Seznámit se s ovládáním pece pro dlouhodobé žíhání a s procesem přípravy vzorku. Provést jeho ohřev ve vzduchu na různé teploty s různou dobou ohřevu. Vyhodnotit vliv těchto parametrů na tloušťku a morfologii vzniklé povrchové oxidové vrstvy.

7. Studium hydrofilních / hydrofobních povrchů (PRJ2 - obsazeno)
Seznámit se s teorií smáčivosti povrchu. Změřit smáčivost povrchu různých materiálů pomocí systému umožňujícího komplexní a rychlé měření statického kontaktního úhlu.

8. Charakterizace optických vlastností termochromických povlaků pomocí spektrofotometrie
Seznámit se se základním principem fungování termochromických povlaků a s požadavky na jejich vlastnosti pro využití na tzv. chytrá okna. Seznámit se s obsluhou spektrofotometru a jeho modifikacemi za účelem měření optických vlastností termochromických povlaků. Změřit optické vlastnosti (T, R, A) vybraných termochromických povlaků a vyhodnotit dosažené výsledky.

9. Charakterizace elektrochemických procesů na rozhraní tenkovrstvý materiál - elektrolyt
Seznámit se s elektrochemickou impedanční spektroskopií a provést měření na několika vzorcích tenkovrstvých materiálů. Získat frekvenční závislost komplexní impedance v širokém rozsahu frekvencí a sestrojit Nyquistův a Bodeho diagram. Ze získaných impedančních spekter charakterizovat a určit elektrické vlastnosti systému a elektrochemické děje na povrchu vzorku.

10. Měření senzorických vlastností tenkovrstvých materiálů pro detekci vodíku
Seznámit se s principem přípravy tenkovrstvých materiálů na bázi nanočástic. Seznámit se s měřením elektrické rezistivity pomocí speciální čtyřbodové metody. Změření senzorických vlastností vybraného materiálu. Provést vyhodnocení získaných dat.

11. Pokročilé snímkování pomocí skenovací elektronové mikroskopie
Seznámit se s dalšími módy zobrazování ve skenovacím elektronovém mikroskopu, BSE, TE. Seznámit se s přípravou vzorků pro pozorování v SEM (pokovování, mechanické leštění, leštění ionty). Naučit se pokročilým metodám úpravy snímků ze skenovacích mikroskopů (filtrování, binarizace). Provést pozorování pokovených vzorků, provést snímkování nanočástic. Zpracovat pořízené snímky. Podmínkou pro výběr tohoto tématu je předchozí řešení tématu č. 4 nebo 5.

12. Diagnostika výbojového plazmatu
Seznámit se se základy teorie jedné diagnostické metody plazmatu (optická emisní spektroskopie, Langmuirova elektrostatická sonda, či hmotnostní spektroskopie) a jejího využití v diagnostice procesů probíhajících v plazmatu magnetronových výbojů pro depozici vrstev. Změřit zvolenou diagnostickou metodou parametry plazmatu v magnetronovém výboji pro depozici vrstev. Provést vyhodnocení získaných dat.

13. Studium optických vlastností pomocí elipsometrie 
Seznámit se s obsluhou elipsometru VASE. Seznámit se s optickým modelem popisujícím vybraný materiál. Zjistit vlastnosti (tloušťka, index lomu 'n', extinkční koeficient 'k') určeného materiálu. Přesnější specifikace (např. studium závislosti vlastností na použitém disperzním vztahu n(λ), k(λ) nebo studium jejich plošného profilu) bude sdělena při zadání projektu.

14. Charakterizace povrchu materiálů pomocí optické mikroskopie 
Seznámit se s obsluhou optického mikroskopu. Pomocí pokročilých metod zpracování obrazu vytvořit snímky různých povrchů a u vybraných také zpracovat topologii povrchu.

Další témata řešená v rámci předmětu Projekt 4:

15. Modelování pevných látek
Seznámit se s programem pro výpočty na atomární úrovni a se základy související teorie. Vyhledat geometrii krystalického materiálu nebo jednoduchých molekul určených vedoucím projektu. Spočítat vlastnosti vybraného materiálu (délky mřížkových vektorů, úhly mezi vektory, celková energie) nebo vybraných molekul (délky vazeb, úhly mezi vazbami, celková energie) v závislosti na parametrech výpočtu (např. v závislosti na přesnosti popisu vlnové funkce).

16. Využití neurálních sítí v analýze diagnostických dat
Seznámit se s teorií vybrané diagnostické metody plazmatu (optická emisní spektroskopie, či Langmuirova elektrostatická sonda) a se základy teorie, implementace a aplikace neurálních sítí. Vytvořit skript ve vhodném programovacím jazyce (Python, Matlab, Julia apod.) pro (polo)automatickou analýzu dat získaných vybranou diagnostickou metodou. Prokázat funkčnost skriptu.