Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2012/2013 následující témata diplomových prací.zobrazit předchozí rok (2011/2012), další rok (2013/2014)
POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.
Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2012/2013 následující témata diplomových prací.
Zájemce prosíme, aby se zapisovali v sekretariátu KFPP ve 2. patře KO Troja.
Vedoucí: 
Prof. RNDr. Rudolf Hrach, DrSc. - A236, A241, tel. 2328, 2344
Anotace:
Tenké kovové vrstvy připravované na dielektrických podložkách jsou v počátečních fázích růstu tvořené izolovanými objekty. Kompozitní vrstvy struktury kov-dielektrikum jsou tvořeny kovovými zrny umístěnými v dielektrické matrici. Vlastnosti takových tenkovrstvových systémů velmi silně závisejí na koncentraci kovové složky – pro malé koncentrace jsou kovové objekty od sebe zcela izolovány a vrstva má dielektrický charakter, naopak pro velké koncentrace kovové složky se jedná o kovovou vrstvu s dielektrickými oblastmi. Fyzikálně mimořádně zajímavá a i prakticky dobře aplikovatelná je přechodová oblast, kdy se původně izolovaná zrna k sobě přibližují a je možný přenos náboje mezi nimi.
Pro studium procesů nukleace a růstu kovových objektů je velmi vhodné používat kombinaci počítačového modelování a počítačové analýzy experimentálních dat. Vhodné metody počítačové fyziky jsou: metoda molekulární dynamiky pro fázi nukleace, metoda Monte Carlo pro fázi růstu a slévání objektů a metody založené na teorii matematické morfologie a na fourierovské optice pro analýzu obrazu.
Mechanismem přenosu náboje je nejprve tunelový jev a při dalším zvýšení koncentrace kovové složky v kompozitu i přímá ohmická vodivost. Tato oblast se nazývá přechod dielektrikum-kov nebo také perkolační práh a k jejímu studiu lze využít teorii perkolace.
V poslední době se v praxi začíná uplatňovat tzv. pulzní deposice vrstev, která přináší další možnosti ovlivňování vlastností vytvářených tenkovrstvových struktur v průběhu jejich přípravy. I pro studium těchto procesů je velmi vhodná metodika částicového modelování.
Zásady pro vypracování:
1. Seznámení s problematikou.
2. Navržení modelu nukleace založeného na metodě molekulární dynamiky s využitím fyzikálních parametrů tenké vrstvy.
3. Navržení modelu růstu tenké kovové vrstvy založeného na metodě Monte Carlo. Jako vnitřní parametry modelu budou využity výstupy z molekulárně-dynamického modelu.
4. Propojení obou modelů, generování tenkovrstvových systémů pro různé hodnoty modelových parametrů a jejich vyhodnocování vybranými algoritmy zpracování obrazu.
5. Dále se zaměřit na jednu z oblastí: a) modelování kompozitních vrstev a charakterizování jejich morfologie, b) studium pulzní depozice tenkovrstvových systémů, c) studium transportních vlastností tenkovrstvových systémů, tj. nalezení perkolačních trajektorií procházejícího proudu a diskuse vazby mezi tvarem vzniklých vodivostních klastrů, odporem kompozitní vrstvy a morfologií kompozitu.
6. Aplikace vytvořeného počítačového aparátu na analýzu experimentálně získaných dat,
Seznam odborné literatury:
R. Hrach: Počítačová fyzika I, Ústí nad Labem 2003.
R. Hrach: Počítačová fyzika II, Ústí nad Labem 2003.
J. Šimek: Doktorská dizertační práce, MFF UK 2006.
R. Hrach, S. Novák, M. Švec, J. Škvor: Study of Electron Transport in Composite Films below the Percolation Threshold, Lecture Notes in Computer Science 3991 (2006), 806.
M. Švec: Doktorská dizertační práce, MFF UK 2007.
Další literatura po dohodě s vedoucím diplomové práce.
Poznámka: Téma je vhodné též pro posluchače teoretičtěji zaměřených fyzikálních oborů (Teoretická fyzika, Matematické modelování) a předpokládá samostatnou práci v programovacím jazyku FORTRAN 90/95 nebo C/C++.
Vedoucí: Prof. RNDr. Rudolf Hrach, DrSc. - A236, A241, tel. 2328, 2344
Anotace:
Práce bude věnována počítačovému studiu procesů probíhajících při interakci nízkoteplotního plazmatu s povrchy vnořených pevných látek. Při této interakci se na rozhraní mezi nenarušeným plazmatem a substrátem vytvoří přechodová oblast, která výrazně ovlivňuje procesy probíhající na podložce nebo sondě. Při studiu těchto procesů se vedle základního přístupu experimentálního a případně teoretického uplatňují metody počítačové fyziky – především u složitých problémů jako je studium plazmatu při vyšších tlacích, studium plazmatu tvořeného více druhy částic nebo studium dynamických procesů v plazmatu. Zejména částicové počítačové modelování umožňuje získat detailní informace o studovaných procesech, výraznou nevýhodou této techniky je však velmi malá efektivita programů, především ve více dimenzích. Zde se s úspěchem mohou uplatnit metody moderní počítačové fyziky – evoluční modelování, neuronové sítě, apod.
Zásady pro vypracování:
1. Seznámit se s problematikou.
2. Vytvořit částicový model interakce elektropozitivního plazmatu s vnořenou pevnou látkou ve více dimenzích (kombinací metody molekulární dynamiky a metody Monte Carlo).
3. Rozšířit tento model na multikomponentní plazma.
4. Studovat vliv složení plazmatu na procesy ve stínící vrstvě a na rozdělení nabitých částic dopadajících na povrch vnořené látky.
5. Testovat možnost zvýšení efektivity výsledného programu postupy moderní počítačové fyziky (především evolučním modelováním), případně i prostředky hardwarovými (výpočty s využitím grafických karet, apod.).
Seznam odborné literatury:
R. Hrach: Počítačová fyzika I, Ústí nad Labem 2003.
F. F. Chen: Úvod do fyziky plazmatu, Academia, Praha 1984.
T. Back: Genetic Algorithms 1,2, IOP Publishing, London 1999 + 2000.
Další literatura po dohodě s vedoucím diplomové práce.
Poznámka: Téma předpokládá samostatnou práci v programovacím jazyku FORTRAN 90/95 nebo C/C++. V případě zájmu lze téma modifikovat na studium diagnostiky vysokoteplotního plazmatu.
Vedoucí: Doc. RNDr. Karel Mašek, Dr. - A130, A126, A346, tel. 2753, 2242 (fax), 2313, 2252
Konzultant: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. - A124, A132, A346, tel. 2323, 27432, 2734, 2252
Anotace:
Fyzikálně-chemické vlastnosti povrchů pevných látek nabývají v posledním desetiletí na stále větším významu v mnoha technologických a výzkumných oborech. Zkoumání povrchů pevných látek se provádí tzv. metodami analýzy povrchů. K nim patří i metoda RHEED (Reflection High-Energy Electron Diffraction - difrakce elektronů s vysokou energií na odraz) založená na difrakci elektronů. RHEED patří k nejpoužívanějším metodám kontroly růstu tenkých vrstev v laboratoři i průmyslu. Difrakční obrazec je ze stínítka snímán do počítače pomocí vysoce citlivé CCD kamery. Metoda poskytuje informace o struktuře a morfologii povrchu zkoumaného vzorku v atomárním měřítku.
Oxid ceru je v poslední době široce studovaným zajímavým materiálem, který nachází uplatnění v řadě technologiích (katalyzátory, součást palivových článků apod.). Fundamentální výzkum těchto materiálů zpravidla probíhá na modelových systémech - epitaxních vrstvách, na kterých je možné nejlépe studovat závislost vlastností na struktuře. Úkolem diplomové práce je studovat strukturu a chemický stav epitaxních vrstev oxidu ceru na površích (110) a (100) mědi v závislosti na podmínkách přípravy. Práce je pokračováním výzkumu růstu oxidu ceru na povrchu mědi (111).
Diplomová práce se zabývá měřením, zpracováním a interpretací difrakčních obrazců pozorovaných v průběhu depozice. Vyhodnocení difrakčních obrazců vede k popisu krystalické struktury těchto vrstev a jejich epitaxních parametrů. Obrazové informace se zpracovávají v programovém systému Labview a Imaq Vision firmy National Instruments. Chemické složení a chemický stav zkoumaných povrchů bude analyzován metodami fotoelektronové a Augerovy elektronové spektroskopie (XPS a AES).
|
|
Příklad RHEED difraktogramu | Příklad fotoelektronového spektra Ce3d. |
Zásady pro vypracování:
1) seznámení se s laboratorním systémem RHEED a XPS-AES,
2) příprava tenkých epitaxních vrstev CeOx na površích (110) a (100) mědi,
3) nalezení optimálních podmínek přípravy vrstev,
4) měření krystalografické a elektronické struktury vrstev metodami RHEED, XPS, AES,
5) měření povrchové morfologie vrstev,
6) vyhodnocení a interpretace naměřených dat.
Navrhovaná diplomová práce úzce souvisí s projekty řešenými ve skupině povrchů KFPP a lze na ni navázat v následném doktorandském studiu. V průběhu studia se předpokládá i účast na měření na Synchrotronu Elettra v Terstu.
Literatura:
1) L. Eckertová, L. Frank, Metody analýzy povrchů - Elektronová mikroskopie a difrakce, Academia, Praha, 1996.
2) L. Eckertová a kol., Metody analýzy povrchů, Elektronová spektroskopie, Academia, Praha 1990.
3) Ayahiko Ichimiya and Philips I. Cohen, Reflection High Energy Diffraction, Cambridge University Press, Cambridge 2004.
4) W. Braun, Applied RHEED, Springer - Verlag Berlin Heidelberg 1999.
5) D. Briggs and M.P.Seah, Practical Surface Analysis, sekond edition, John Wiley & Sons, 1990.
6) Články v odborných časopisech podle dohody s vedoucím práce.