Doktoriõpe

Programm sisaldab järgnevaid erialasid:

1. füüsika (füüsika instituut)

2. keemia (keemia instituut)

3. kosmoseteadus ja -tehnoloogia (Tartu observatoorium)

Tutvu programmiga.

Programm sisaldab järgnevaid erialasid:

1. arvutitehnika (tehnoloogiainstituut)

2. jätkusuutlik energeetika (keemia instituut)

3. keskkonnatehnoloogia (ökoloogia ja maateaduse instituut)

4. materjaliteadus (füüsika instituut)

5. molekulaarne biotehnoloogia (tehnoloogiainstituut)

Tutvu programmiga.

Doktoriõppe eeskiri II.5. Atesteerimine

Atesteerimine on doktoriõppes õppija teadus- ja õppetöös edasijõudmise hindamine atesteerimiskoosolekul. Atesteerimisel hinnatakse doktoriõppe programmi ja individuaalplaani täitmist.

Atesteerimiskomisjon hindab vastavalt valdkonna atesteerimiskorrale alljärgnevaid kriteeriume:

• doktoritöö valmimisaste
• doktoritööga seotud teemal avaldatud publikatsioonid ja nendega samaväärsed patendid, patenditaotlused või rakenduslikud lahendused (eeskirja punktid 116 ja 120)
• osalemine ja esinemine doktoritööga seotud erialastel üritustel ning rahvusvaheline õppe- ja uurimistöö kogemus
• muu doktoritööga seotud teadus-, arendus- ja loometegevus
• doktoriõppe programmi õpiväljundeid täitvate ülekantavate oskuste omandamine
• õppetegevus ja enese täiendamine doktoriõppe programmi nõuete kohaselt.

Doktoriõppe eeskiri II.5.3. Atesteerimiseks vajalikud dokumendid

• Doktoriõppes õppija sisestab atesteerimiseks vajalikud dokumendid õppeinfosüsteemi vähemalt kaheksa tööpäeva enne atesteerimise kuupäeva.
• Atesteerimiskomisjonile tuleb esitada doktoriõppes õppija ja juhendaja(te) kinnitatud atesteerimisaruanne ja perioodiplaan ning valdkonna atesteerimiskorras nõutud lisamaterjalid (nt artiklite ja monograafia peatükkide käsikirjad, atesteeritaval perioodil ilmunud ja vastuvõetud artiklid, metoodika kirjeldus, ülevaade katseandmetest). Individuaalplaan tuleb esitada esimese aasta esimeseks atesteerimiseks ja edaspidi juhul, kui seda soovitakse muuta.
• Kui atesteerimisaruandega taotletakse VÕTA-t või õpingute ajal väljaspool ülikooli saadud
  õppe- ja töökogemuse arvestamist doktoriõppe programmi täitmiseks punkti 30 alusel, tuleb
  selleks enne atesteerimisaruande esitamist saada nõusolek doktoriõppe programmi eriala
  juhilt. [jõustunud 01.03.2024]

Vajalikud dokumendid leiab valdkonna doktoriõppekeskuse lehelt.

Esimese õppeaasta 1. semestri lõpus toimuval atesteerimisel on doktorandil:

1. valminud individuaalplaan, sh esialgne publitseerimisplaan, ning esmane ülevaade doktoritöö andmetest või nende kogumise viisist;
2. valminud realistlik perioodiplaan esimese õppeaasta teise semestri õpingutes edukaks edasijõudmiseks;
3. juhendajaga vestluses täpsustanud oma koostööootusi, kasutades ootuste sõnastamise töölehte. Esimesel atesteerimisel esitab atesteerimiskomisjon küsimusi vestluse tulemuste kohta.

Esimese õppeaasta lõpus toimuval atesteerimisel on doktorant:

1. alustanud doktoritöö koostamist, näiteks on tal valminud vähemalt ühe teadusartikli esmane käsikiri või monograafia materjal (vähemalt 1/5 doktoritöö planeeritud mahust) või ta on välja töötanud või valinud andmekogumismetoodiga, kogunud esmased andmed ja otsustanud nende kasutamise viisi (artikkel, kasulik mudel vms);
2. oma töö tulemusi esitlenud suuliselt vähemalt ühel korral laiemas ringis, näiteks erialasel doktoriseminaril, uurimiskollokviumil, doktoriõppe laiendatud seminaril, teaduskonverentsil, on aktiivselt osalenud oma valdkonna seminarides;
3. nooremteadurina täitnud atesteerimisperioodil individuaalplaanis kokku lepitud muid (otseselt doktoritööga mitte seotud) töölepingulisi ülesandeid;
4. „Tehnika ja tehnoloogia“ programmi "materjaliteaduse erialal" läbinud esimese aasta lõpuks õppeaine „Sissejuhatus doktoriõpingutesse loodus‐ ja täppisteadustes“;

Teise õppeaasta lõpus toimuval atesteerimisel on doktorant:

1. oma töö tulemusi esitlenud õpingute jooksul suuliselt vähemalt kahel korral laiemas ringis, näiteks erialasel doktoriseminaril, uurimiskollokviumil, laiendatud doktoriõppe seminaril, teaduskonverentsil, on aktiivselt osalenud oma valdkonna seminarides;
2. näidanud edasijõudmist doktoritöö koostamisel, näiteks on ta ajakirja esitanud ühe doktoritöö kaitsmiseks kvalifitseeruva teadusartikli ja alustanud tööd teise artikliga või on tal valminud vähemalt 1/3 monograafiast ning täpsustunud on monograafia ülesehitus.
3. näidanud edasijõudmist teadus‐, arendus‐ ja loometegevuse mooduli muu tegevuse täitmisel, näiteks on ta õpingute jooksul teadmisi edasi andnud õppetöö, üliõpilastöö juhendamise ja eriala populariseerimise kaudu;
4. näidanud edasijõudmist õppetegevuse mooduli läbimisel, näiteks on ta õpingute jooksul läbinud pool eriala‐ ja üldpädevusi arendavatest õppeainetest või saavutanud muul viisil mooduli õpiväljundid;
5. nooremteadurina täitnud atesteerimisperioodil individuaalplaanis kokku lepitud töölepingulisi ülesandeid.

Doktoritöö eesmärgiks on uurida galliumoksiidil põhinevaid heterostruktuure, mis on valmistatud aatomkihtsadestamise meetodit kasutades. Selleks õpitakse tundma galliumoksiidi kihtide sünteesi võimalusi erinevate oksiidide (näiteks tina-, titaan-, alumiinium-, kroom- ja vaskoksiidi) ja nende segude pinnale, aga samuti teiste oksiidide kasvu galliumoksiidi pinnale. Saadud materjale ja mitmekihilisi kooslusi analüüsitakse ja nende valmistamise protsessid optimeeritakse erinevaid praktilisi rakendusi silmas pidades. Nelja-aastase projekti jooksul saab doktorant juurdepääsu kaasaegse sisustusega laboratooriumidele ja materjaliuuringuteks sobivale aparatuurile. Doktorant hakkab kasutama aatomkihtsadestamise meetodit ülalmainitud materjalikihtide sünteesiks ja erinevaid analüütilisi seadmeid uurimaks valmistatud tahkisekihtide elementkoostist, struktuuri ning optilisi ja elektrilisi omadusi. Töö eesmärgiks on tehnoloogiate ja metoodika väljatöötamine uue põlvkonna elektroonika- ja optikaseadiste jaoks sobivate materjalide valmistamiseks ja karakteriseerimiseks. Ühtlasi on eesmärgiks kõrgelt kvalifitseeritud noore doktori ettevalmistamine edasiseks edukaks tööks teaduses ja/või kõrgtehnoloogilises ettevõtluses.

Vastutav juhendaja on dr Lauri Aarik (lauri.aarik@ut.ee) ja juhendaja prof Kaupo Kukli kiletehnoloogia laborist.

Materjaliteaduse eriala.

Pooljuhtgaasisensorid on populaarsed tänu oma suurele tundlikkusele ja väikestele mõõtmetele, kuid nende selektiivsus ja stabiilsus on jäänud võrdlemisi madalaks. Doktoriprojekti eesmärk on välja arendada täiustatud meetodid, mis märgatavalt parendaks selliste gaasisensorite stabiilsust ja laiendaks tuvastatavate lenduvate ühendite valikut. TÜ Füüsika Instituudi ja Evikon MCI OÜ koostöös võrreldakse ja integreeritakse kahte erinevat lähenemisviisi: sensori vanandumise füüsikalist mudelit ning masinõpet sensormassiividel. Eriti huvipakkuvad on inimese väljahingatavas õhus esinevad lenduvad ühendid. Töötatakse välja e-nina platvorm, mis võimaldaks neurodegeneratiivsete haiguste personaalset diagnoosimist.

Vastutav juhendaja on dr Raivo Jaaniso (raivo.jaaniso@ut.ee) ja juhendaja Valter Kiisk Sensortehnoloogiate laborist ning Madis Einasto Evikon MCI OÜst.

Füüsika eriala.

Stsintillaatorid on materjalid, mis muudavad ioniseeriva kiirguse ja osakeste energia pikalaineliseks kiirguseks, mis sobib registreerimiseks fotodetektoritega. Meie uuringu eesmärgiks on leida tahkistes sellised protsessid, mis võimaldaksid luua uue põlvkonna ülikiireid stsintillaatoreid ajalise lahutusega pikosekundite piirkonnas. Selleks rakendame meie poolt arendatud „materjalide tsoonistruktuuri inseneeria“ kontseptsiooni keerulisele valentstsooniga ternaarsetele ühenditele, kus võiks luua soodsaid tingimusi sub-ns kustumisaegadega omakiirguste tekkeks. Sobilikud materjalid valitakse välja avatud juurdepääsuga andmebaaside (AFLOW) alusel, kus on esitatud teoreetiliste ja eksperimentaaluuringute tulemused. Valitud materjalid sünteesitakse, nende omadusi modelleeritakse ning uuritakse eksperimentaalselt kodulaboris ja suurtes uurimiskeskustes (MAX IV Labor, DESY Photon Science) tipptasemel sub-ns ajalise lahutusega spektroskoopia meetoditel. Samuti selgitame välja nende stsintillaatorite rakendusvõimalused. Neid kasutatakse väga erinevates tehnoloogiavaldkondades: kõrge energia füüsikas (CERN), julgeoleku seadmetes, kontrollitud tuumasünteesi uuringutel, aga eriti meditsiinilises diagnostikas. Märgatavalt parem ajaline lahutus tekitab arenguhüppe positronemissioontomograafias, luues võimalused rasedate, imikute ja laste madala doosiga uuringuteks, mis võimaldavad varajast kasvajate ja muude haiguste kuluefektiivset diagnoosimist igas suuremas haiglas.

Vastutav juhendaja on prof Marco Kirm (marco.kirm@ut.ee) ja juhendaja Vitali Nagirnõi Ioonkristallide füüsika laborist.

Füüsika eriala.

Viimastel aastakümnetel on Läänemere piirkond soojenenud kiiremini kui maailm keskmiselt ning see suundumus jätkub ka 21. sajandil. Siiski on piirkonna kliimaprojektsioonid väga erinevad ja suure määramatusega. Kuigi kõik mudelid prognoosivad soojenemist, varieeruvad selle ulatus ja sellega kaasnevad muutused teistes kliimaparameetrites märkimisväärselt. Käesolev projekt püüab selgitada nende lahknevuste põhjuseid, analüüsides, kuidas Läänemere piirkonna regionaalne kliimamuutus sõltub suuremastaabilistest atmosfääriprotsessidest. Nende ebakindluste parem mõistmine aitab täpsemalt tõlgendada kliimamuutusi piirkonnas. Täpsema vaatluse alla on võetud tuulterežiim, sest tuleviku tuultekliima parem mõistmine toetab ka kliimamuutustega kohanemise planeerimist nii taastuvenergeetikas (nõrga tuule juhud) kui valmisolekuks tugevateks tormideks.

Vastutav juhendaja on prof Piia Post (piia.post@ut.ee) ja juhendaja dr Hannes Keernik kliimauuringute keskusest.

Füüsika eriala.

Üldrelatiivsusteooria, mis kodeerib aegruumi geomeetrilises kirjelduses nii gravitatsiooni kui ka inertsi, on olnud eksperimentaalselt väga edukas. Samas teoreetilisest küljest on gravitatsioonilise energia kooskõlalise määratluse puudumine olnud algusest peale häiriv probleem. Hilisemad uuringud mustade aukude kontekstis on näidanud, et parimal juhul on võimalik anda globaalsed gravitatsioonilise energia, impulsi ja impulsimomendi definitsioonid integraalidena üle kogu aegruumi, ning ühendada need suurused nelja väitesse, mis on analoogilised termodünaamika seadustega. Hiljuti toimus selles küsimuses aga märkimisväärne teoreetiline läbimurre, mida autorid nimetavad “üldiseks paralleelseks relatiivsusteooriaks”. Selgub, et teooria aluseks oleva geomeetrilise raamistiku teleparalleelsel laiendamisel on võimalik gravitatsiooni ja inertsi kontseptuaalne eristamine nõnda, et gravitatsioonilise energia kooskõlaline lokaalne definitsiooni osutub võimalikuks, samas kui väljavõrrandid ja klassikaline dünaamika jäävad samaks üldrelatiivsusteooriaga. Doktoritöö eesmärk on testida neid ideid mittetriviaalsete pöörlevate (Kerri-Newmani) lahendite korral: esmalt arvutada antud juhule vastav lokaalne gravitatsiooniline energia, seejärel defineerida üldavaldisena ja rehkendada nende lahendite jaoks välja lokaalne impulss ja lokaalne impulsimoment ning lõpuks formuleerida ja antud juhu korral kontrollida aegruumi termodünaamika täielikud lokaalsed seadused. Käesolev doktoriprojekt täidab rühmagrandi PRG2608 eesmärke.

Vastutav juhendaja on dr Laur Järv (laur.jarv@ut.ee) ja juhendaja dr. Tomi Sebastian Koivisto teoreetilise füüsika laborist.

Füüsika eriala.

Vaatamata väga heale kooskõlale mitmete vaatlustulemustega, on üldrelatiivsusteoorias (ÜRT) ilmnenud ka märkimisväärseid probleeme. Hetkel on kosmoloogia standardmudeli, mis tugineb ÜRT-le, suurimaks probleemiks nn Hubble’i pinge, mis seisneb universumi paisumist kirjeldava Hubble’i parameetri väärtuse suures erinevuses, tuginedes erinevatele vaatlusandmetele. Teooria sisemiseks probleemiks tuleb lugeda ka tema ühildamatust kvantteooriaga (kalibratsiooniteooriaga), mille abil kirjeldatakse teisi fundamentaalseid interaktsioone.

Teleparalleelne gravitatsiooniteooria on oluline kandidaat, mille raames eelpool nimetatud probleeme uurida, sest universumi dünaamika on erinev ja lisaks on teooria formuleeritav sarnaselt kalibratsiooniteooriatega. Teleparalleelsetes teooriates ilmneb nn „tugeva seostuse“ probleem: häiritusarvutuslikult arendatud väljavõrrandid suure sümmeetriaga aegruumi foonil (milleks on ka homogeenne ja isotroopne aegruum) on mittekooskõlalised. Projekti eesmärk on uurida neid probleeme käsitledes vähendatud sümmeetriaga aegruume, mudelite teoreetilist kooskõla ja kooskõla vaatlusandmetega. Võimalusel teostada konkreetse mudeli parameetritele piirangute seadmine kooskõlas vaatlustulemustega läbi Markovi ahelate Monte Carlo analüüsi.

Enamasti tehakse kosmoloogias eeldus, et ruum on homogeenne ja isotroopne - seega suure sümmeetriaga. Nimetatud eeldustest on võimalik loobuda ja uurida väiksema sümmeetriaga aegruume - näiteks homogeenseid Bianchi aegruume, millest kolm säilitavad ühe pöördsümmeetria. Anisotroopseid mudeleid motiveerib käsitlema ka kosmilise foonkiirguse anomaalia, mis on tuntud nn „kurjuse teljena“. Käesolevas projektis uurime teleparalleelsete Bianchi aegruumide dünaamikat, et leida eelkõige lahendeid, mis arenevad nii, et algselt anisotroopne ruum muutub isotroopseks hilises universumis. Samuti on plaanis uurida kosmoloogilisi häiritusi - nii gravitatsioonilaineid kirjeldavaid tensorhäiritusi kui ka skalaarseid tihedushäiritusi.

Projektis uurime ka nn „uut ÜRT-t“ ja skalaar-väände tüüpi gravitatsiooniteooriat. Neist esimene on lihtne teooriate klass, mis võimaldab arendada kasutatavaid meetodeid ja teine on lai teooriate klass, mis võimaldab konstrueerida fenomenoloogilisi mudeleid. Saadud tulemusi on võimalik võrrelda juba varem põhjalikult uuritud skalaar-tensor tüüpi teooriatega ja rakendada nende kontekstis saadud tulemusi.

Vastutav juhendaja on dr Margus Saal (margus.saal@ut.ee) ja juhendaja on dr Manuel Hohmann teoreetilise füüsika laborist.

Füüsika eriala.