| |
|
STRAIN ENGINEERING OF THE ELECTRONIC STRUCTURE OF 2D MATERIALS
del Corro, Elena ; Peňa-Alvarez, M. ; Morales-García, A. ; Bouša, Milan ; Řáhová, Jaroslava ; Kavan, Ladislav ; Kalbáč, Martin ; Frank, Otakar
The research on graphene has attracted much attention since its first successful preparation in 2004. It possesses many unique properties, such as an extreme stiffness and strength, high electron mobility, ballistic transport even at room temperature, superior thermal conductivity and many others. The affection for graphene was followed swiftly by a keen interest in other two dimensional materials like transition metal dichalcogenides. As has been predicted and in part proven experimentally, the electronic properties of these materials can be modified by various means. The most common ones include covalent or non-covalent chemistry, electrochemical, gate or atomic doping, or quantum confinement. None of these methods has proven universal enough in terms of the devices' characteristics or scalability. However, another approach is known mechanical strain/stress, but experiments in that direction are scarce, in spite of their high promises.\nThe primary challenge consists in the understanding of the mechanical properties of 2D materials and in the ability to quantify the lattice deformation. Several techniques can be then used to apply strain to the specimens and thus to induce changes in their electronic structure. We will review their basic concepts and some of the examples so far documented experimentally and/or theoretically.
|
|
ELECTRON BEAM REMELTING OF PLASMA SPRAYED ALUMINA COATINGS
Matějíček, Jiří ; Veverka, J. ; Čížek, J. ; Kouřil, J.
Plasma sprayed alumina coatings find numerous applications in various fields, where they enhance the properties of the base material. Examples include thermal barriers, wear resistance, electrical insulation, and diffusion and corrosion barriers. A typical structure of plasma sprayed coatings, containing a multitude of voids and imperfectly bonded interfaces, gives them unique properties - particularly low thermal conductivity, high strain tolerance, etc. However, for certain applications such as permeation barriers or wear resistance, these voids may be detrimental.\nThis paper reports on the first experiments with remelting of plasma sprayed alumina coatings by electron beam technology, with the purpose of densifying the coatings and thereby eliminating the voids. Throughout the study, several parameters of the e-beam device were varied - beam current, traverse velocity and number of passes. The treated coatings were observed by light and electron microscopy and the thickness, structure and surface morphology of the remelted layer were determined and correlated with the process parameters. Based on the first series of experiments, the e-beam settings leading to dense and smooth remelted layer of sufficient thickness were obtained. In this layer, a change of phase composition and a marked increase in hardness were observed.\n
|
|
Diamond coated AlGaN/GaN high electron mobility transistors - effect of deposition process on gate electrode
Vanko, G. ; Ižák, Tibor ; Babchenko, O. ; Kromka, Alexander
We studied the influence of the diamond deposition on the degradation of Schottky gate electrodes (i.e. Ir or IrO2) and on the electrical characteristics of AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs). In present study, the diamond films were selectively deposited on the AlGaN/GaN circular HEMT by focused (ellispoidal cavity reactor) and linear antenna (surface wave) microwave plasma at different temperatures from 400°C to 1100°C. The preliminary results on electrical measurements on the diamond-coated c-HEMTs showed degraded electrical properties comparing to c-HEMTs before deposition process, which was attributed to degradation of the Ir gate electrodes even at temperatures as low as 400°C. On the other hand, metal oxide gate electrode layer (IrO2) can withstand diamond CVD process even at high temperatures (~900°C) which make it suitable for fabrication of all-in-diamond c-HEMT devices for high-power applications.
|
|
Optical low dispersion rezonator as length sensor using optical frequency comb
Pravdová, Lenka ; Hucl, Václav ; Lešundák, Adam ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Ultra-high precis measurements are domain of lasers interferometers. An optical resonator measuring method using broad spectrum of radiation of an optical frequency comb was designed and experimentally verified at our workplace. The measuring of a quantity – a distance of resonator mirrors – is provided by its conversion to the value of repetition frequency of the pulse laser with mode-locked optical frequency comb. In this paper the comparison of the absolute scale of the optical resonator with an incremental interferometer scale is introduced. The incremental interferometer is implemented for verification of the optical resonator scale. The double beam incremental interferometer is operating at the wavelength of 633 nm and the measuring mirror with piezo actuator is used as one of its reflectors. It turns out that the major error signal is the reflection of the periodic nonlinearity of the incremental resonator scale. The relative resolution of our method reaches values up to 10-9 while maintaining measuring scale.
|
|
Possibilities in monitoring of laser welding process
Horník, Petr ; Mrňa, Libor
With increasing demands on the quality of the welds, it is usual to apply automated machine welding with monitoring of the welding process. The resulting quality of the weld is largely affected by the behavior of keyhole. However, its direct observation during the welding process is practically impossible and it is necessary to use indirect methods. At ISI we develop optical methods of monitoring the process based on analysis of radiation of laser-induced plasma using Fourier and autocorrelation analysis. Observation of keyhole inlet opening is partially possible through a coaxial camera mounted on the welding head and the subsequent image processing. A high-speed rear camera to understand the dynamics of the plasma plume. Through optical spectroscopy of the plume, we can study the excitation of elements in a material. Shielding gas flow can be visualized using schlieren method.
|
|
Noise, Transport and Structural Properties of High Energy Radiation Detectors Based on CdTe
Šik, Ondřej ; Lazar, Josef (referee) ; Navrátil, Vladislav (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
Poptávka ze strany vesmírného výzkumu, zdravotnictví a bezpečnostního průmyslu způsobila v posledních letech zvýšený zájem o vývoj materiálů pro detekci a zobrazování vysokoenergetického záření. CdTe a jeho slitina CdZnTe. jsou polovodiče umožnují detekci záření o energiích v rozsahu 10 keV až 500 keV. Šířka zakázaného pásma u CdTe / CdZnTe je 1.46 -1.6 eV, což umožňuje produkci krystalů o vysoké rezistivitě (10^10-10^11 cm), která je dostačující pro použití CdTe / CdZnTe při pokojové teplotě. V mé práci byly zkoumány detektory CdTe/CdZnTe v různých stádiích jejich poruchovosti. Byly použity velmi kvalitní spektroskopické detektory, materiál s nižší rezistivitou a výraznou polarizací, detektory s asymetrií elektrických parametrů kontaktů a teplotně degenerované vzorky. Z výsledků analýzy nízkofrekvenčního šumu je patrný obecný závěr, že zvýšená koncentrace defektů způsobí změnu povahy původně monotónního spektra typu 1/f na spektrum s výrazným vlivem generačně-rekombinačních procesů. Další výrazná vlastnost degenerovaných detektorů a detektorů nižší kvality je nárůst spektrální hustoty šumu typu 1/f se vzrůstajícím napájecím napětí se směrnicí výrazně vyšší než 2. Strukturální a chemické analýzy poukázaly, že teplotní generace detektorů způsobuje difuzi kovu použitého při kontaktování a stopových prvků hlouběji do objemu krystalu. Část mé práce je věnována modifikaci povrchu svazkem argonových iontů a jejímu vlivu na chemické složení a morfologii povrchu.
|
|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (referee) ; Steininger, Andreas (referee) ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
Při vývoji současných číslicových systémů, např. vestavěných systému a počítačového hardware, je nutné hledat postupy, jak zvýšit jejich spolehlivost. Jednou z možností je zvyšování efektivity a rychlosti verifikačních procesů, které se provádějí v raných fázích návrhu. V této dizertační práci se pozornost věnuje verifikačnímu přístupu s názvem funkční verifikace. Je identifikováno několik výzev a problému týkajících se efektivity a rychlosti funkční verifikace a ty jsou následně řešeny v cílech dizertační práce. První cíl se zaměřuje na redukci simulačního času v průběhu verifikace komplexních systémů. Důvodem je, že simulace inherentně paralelního hardwarového systému trvá velmi dlouho v porovnání s během v skutečném hardware. Je proto navrhnuta optimalizační technika, která umisťuje verifikovaný systém do FPGA akcelerátoru, zatím co část verifikačního prostředí stále běží v simulaci. Tímto přemístěním je možné výrazně zredukovat simulační režii. Druhý cíl se zabývá ručně připravovanými verifikačními prostředími, která představují výrazné omezení ve verifikační produktivitě. Tato režie však není nutná, protože většina verifikačních prostředí má velice podobnou strukturu, jelikož využívají komponenty standardních verifikačních metodik. Tyto komponenty se jen upravují s ohledem na verifikovaný systém. Proto druhá optimalizační technika analyzuje popis systému na vyšší úrovni abstrakce a automatizuje tvorbu verifikačních prostředí tím, že je automaticky generuje z tohoto vysoko-úrovňového popisu. Třetí cíl zkoumá, jak je možné docílit úplnost verifikace pomocí inteligentní automatizace. Úplnost verifikace se typicky měří pomocí různých metrik pokrytí a verifikace je ukončena, když je dosažena právě vysoká úroveň pokrytí. Proto je navržena třetí optimalizační technika, která řídí generování vstupů pro verifikovaný systém tak, aby tyto vstupy aktivovali současně co nejvíc bodů pokrytí a aby byla rychlost konvergence k maximálnímu pokrytí co nejvyšší. Jako hlavní optimalizační prostředek se používá genetický algoritmus, který je přizpůsoben pro funkční verifikaci a jeho parametry jsou vyladěny pro tuto doménu. Běží na pozadí verifikačního procesu, analyzuje dosažené pokrytí a na základě toho dynamicky upravuje omezující podmínky pro generátor vstupů. Tyto podmínky jsou reprezentovány pravděpodobnostmi, které určují výběr vhodných hodnot ze vstupní domény. Čtvrtý cíl diskutuje, zda je možné znovu použít vstupy z funkční verifikace pro účely regresního testování a optimalizovat je tak, aby byla rychlost testování co nejvyšší. Ve funkční verifikaci je totiž běžné, že vstupy jsou značně redundantní, jelikož jsou produkovány generátorem. Pro regresní testy ale tato redundance není potřebná a proto může být eliminována. Zároveň je ale nutné dbát na to, aby úroveň pokrytí dosáhnutá optimalizovanou sadou byla stejná, jako u té původní. Čtvrtá optimalizační technika toto reflektuje a opět používá genetický algoritmus jako optimalizační prostředek. Tentokrát ale není integrován do procesu verifikace, ale je použit až po její ukončení. Velmi rychle odstraňuje redundanci z původní sady vstupů a výsledná doba simulace je tak značně optimalizována.
|
|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (referee) ; Dvořák, Václav (advisor)
Tato práce se zabývá klasifikací paketů v počítačových sítích. Klasifikace paketů je klíčovou úlohou mnoha síťových zařízení, především paketových filtrů - firewallů. Práce se tedy týká oblasti počítačové bezpečnosti. Práce je zaměřena na vysokorychlostní sítě s přenosovou rychlostí 100 Gb/s a více. V těchto případech nelze použít pro klasifikaci obecné procesory, které svým výkonem zdaleka nevyhovují požadavkům na rychlost. Proto se využívají specializované technické prostředky, především obvody ASIC a FPGA. Neméně důležitý je také samotný algoritmus klasifikace. Existuje mnoho algoritmů klasifikace paketů předpokládajících hardwarovou implementaci, přesto však tyto přístupy nejsou připraveny pro velmi rychlé sítě. Dizertační práce se proto zabývá návrhem nových algoritmů klasifikace paketů se zaměřením na vysokorychlostní implementaci ve specializovaném hardware. Je navržen algoritmus, který dělí problém klasifikace na jednodušší podproblémy. Prvním krokem je operace vyhledání nejdelšího shodného prefixu, používaná také při směrování paketů v IP sítích. Tato práce předpokládá využití některého existujícího přístupu, neboť již byly prezentovány algoritmy s dostatečnou rychlostí. Následujícím krokem je mapování nalezených prefixů na číslo pravidla. V této části práce přináší vylepšení využitím na míru vytvořené hashovací funkce. Díky použití hashovací funkce lze mapování provést v konstantním čase a využít při tom pouze jednu paměť s úzkým datovým rozhraním. Rychlost tohoto algoritmu lze určit analyticky a nezávisí na počtu pravidel ani na charakteru síťového provozu. S využitím dostupných součástek lze dosáhnout propustnosti 266 milionů paketů za sekundu. Následující tři algoritmy uvedené v této práci snižují paměťové nároky prvního algoritmu, aniž by ovlivňovaly rychlost. Druhý algoritmus snižuje velikost paměti o 11 % až 96 % v závislosti na sadě pravidel. Nevýhodu nízké stability odstraňuje třetí algoritmus, který v porovnání s prvním zmenšuje paměťové nároky o 31 % až 84 %. Čtvrtý algoritmus kombinuje třetí algoritmus se starším přístupem a díky využití několika technik zmenšuje paměťové nároky o 73 % až 99 %.
|
|
Acceleration of Object Detection Using Classifiers
Juránek, Roman ; Kälviäinen, Heikki (referee) ; Sojka, Eduard (referee) ; Zemčík, Pavel (advisor)
Detekce objektů v počítačovém vidění je složítá úloha. Velmi populární a rozšířená metoda pro detekci je využití statistických klasifikátorů a skenovacích oken. Pro učení kalsifikátorů se často používá algoritmus AdaBoost (nebo jeho modifikace), protože dosahuje vysoké úspěšnosti detekce, nízkého počtu chybných detekcí a je vhodný pro detekci v reálném čase. Implementaci detekce objektů je možné provést různými způsoby a lze využít vlastnosti konkrétní architektury, pro urychlení detekce. Pro akceleraci je možné využít grafické procesory, vícejádrové architektury, SIMD instrukce, nebo programovatelný hardware. Tato práce představuje metodu optimalizace, která vylepšuje výkon detekce objektů s ohledem na cenovou funkci zadanou uživatelem. Metoda rozděluje předem natrénovaný klasifikátor do několika různých implementací, tak aby celková cena klasifikace byla minimalizována. Metoda je verifikována na základním experimentu, kdy je klasifikátor rozdělen do předzpracovací jednotku v FPGA a do jednotky ve standardním PC.
|
guest ::
