Projektová činnosť

Národné

Vysokovýkonná zakrivená röntgenová optika pripravená pokročilou technológiou nanoobrábania
High-performance curved X-ray optics prepared by advanced nanomachining technology
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Zápražný Zdenko, PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na výskum a vývoj nových typov röntgenovej (rtg) optiky s vysoko presnými zakrivenýmiaktívnymi povrchmi. Povrchy budú pripravované inovatívnou technológiou nanoobrábania. Preskúmameaplikáciu technológie nanoobrábania na špeciálny prípad rtg optiky so zakrivenými povrchmi, ktorým jeparabolická refrakčná šošovka pracujúca v geometrii na prechod rtg žiarenia. Druhý špeciálny prípad, na ktorýsa zameriame, budú tenké kryštálové monochromátory s rôznymi hrúbkami v intervale 20-2000 mikrometrov.Takéto prvky je možné použiť napríklad ako deliče lúčov pre moderné rtg zdroje typu "X-ray free-electron laser",ohnuté kryštály v Johanssonovych monochromátoroch pre spektroskopické aplikácie alebo v časticovýchurýchľovačoch pre riadenie lúčov. Vyvinuté prvky zakrivenej rtg optiky budú testované v reálnych experimentochrtg metrológie a rtg zobrazovania s využitím laboratórnych alebo synchrotrónových rtg zdrojov a vysoko citlivýchpriamo konvertujúcich rtg detektorov Pilatus a Medipix.
Doba trvania: 1.1.2021 – 31.12.2023
TMD2DCOR – Metalické 2D dichalkogenidy prechodných kovov: príprava, štúdium vlastností a korelované stavy
Fabrication, physics and correlated states in metallic 2D transition metal dichalcogenides
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Dr. rer. nat. Hulman Martin
Anotácia: Objav grafénu v roku 2004 priniesol obrovský záujem vedcov pôsobiacich vo fyzike kondenzovaných látok ovýskum 2D materiálov. Aj keď tieto materiály majú dlhú históriu, ktorá sa začína už v dvadsiatych rokoch 20.storočia, v posledných rokoch došlo k zintenzívneniu výskumu týchto látok. Boli úspešne pripravené ultratenkévrstvy mnohých 2D materiálov so zaujímavými elektronickými vlastnosťami medzi ktoré určite patria silnokorelované elektronické stavy ako sú vlny nábojovej hustoty a supravodivosť. Jednou z najviac študovaných skupín2D materiálov sú dichalkogenidy prechodných kovov (TMD). TMD sa skladajú z hexagonálnych vrstiev, v ktorýchsú atómy prechodných kovov vložené medzi dve vrstvy atómov chalkogénu s celkovou stochiometriou MX2.V tomto projekte sa sústredíme na tie materiály z TMD skupiny, ktoré vykazujú silne korelované elektronické stavy,a to konkrétne: NbSe2, TiSe2, TaS2, TaSe2 a PtSe2. Cieľom projektu je pripraviť ultratenké vrstvy (≤ 10 nm) akryštalické vzorky a dôkladne ich charakterizovať z hľadiska ich hrúbky, kryštalinity, homogenity, optických aelektronických vlastností. Osobitná pozornosť sa bude venovať stavom vĺn nábojovej hustoty a supravodivosti vtýchto materiáloch, a tomu, ako vlastnosti týchto korelovaných stavov závisia od hrúbky vzorky, dopovania,parametrov rastu samotnej vrstvy, a aj ako tieto korelované stavy reagujú na vonkajšie elektrické a magneticképolia.Vedecký program projektu tiež obsahuje prípravu heteroštruktúr vytvorených z týchto materiálov, ako aj nahybridné systémy kombinujúce TMD s inými materiálmi. Výskum zahŕňa aj podrobnú charakterizáciu heteroštruktúrza účelom optimalizácie parametrov rastu.The discovery of graphene in 2004 has brought a massive interest of scientists active in condensed-matter physicson research of 2D materials. Even though these materials have a long history starting already in the twenties of the20th century, the past years have seen an intensive renascence of interest in 2D materials. Ultra-thin samples ofmany 2D materials have been successfully prepared with electronic properties that may exhibit correlatedelectronic phenomena such as charge density waves and superconductivity. One of the well-studied families of the2D materials are transition metal dichalcogenides (TMDs). TMDs consist of hexagonal layers of metal atomssandwiched between two layers of chalcogen atoms with a MX2 stoichiometry.In this project, we focus on those materials from the TMD family that exhibit strongly correlated electronic states:NbSe2, TiSe2, TaS2, TaSe2 and PtSe2. The goal of the project is to prepare ultrathin (≤ 10 nm) layers and bulksamples and characterise them thoroughly in terms of the thickness, crystallinity, homogeneity, optical andelectronic properties. A special attention will be paid to charge density wave states and superconductivity in thesematerials and how they evolve with the sample thickness, doping, external electric and magnetic fields and detailsof the growth process.
Doba trvania: 1.7.2020 – 30.6.2023
Vertikálny GaN MOSFET pre výkonové spínacie aplikácie
Vertical GaN MOSFET for power switching applications
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Kuzmík Ján, DrSc.
Anotácia: Jedným z najnaliehavejších problémov súčasnej spoločnosti je dostupnosť zdrojov energie, najmä s ohľadom na neustále sa zvyšujúce nároky na jej spotrebu. Jednou z ďalších možností úspory energie je zníženie strát vznikajúcich pri prevode do formy vhodnej pre daný spotrebič. Z hľadiska úspory elektrickej energie predstavuje zvýšenie efektivity prevodu elektrickej energie veľký potenciál. Podľa dostupných analýz, viac ako 10% elektrickej energie sa nenávratne stráca v podobe prevodových strát. Aj čiastkové využitie takejto rezervy môže mať veľký hospodársky význam. Prevodové straty vznikajú najmä pri úprave úrovní elektrického napätia vhodných pre konkrétny spotrebič alebo zariadenie. Ťažisko riešenia problematiky efektívnejšieho prevodu elektrickej energie teda spočíva v oblasti výkonovej elektroniky zahŕňajúcej AC/DC a DC/DC prevodníky pre spotrebnú a priemyselnú elektroniku. Razantnejšie zvýšenie efektivity prevodu poskytujú nové výkonové tranzistory na báze GaN-u, ktoré sú schopné pracovať pri podstatne vyšších frekvenciách s takmer trojnásobne nižšími spínacími stratami.Hlavný cieľ predkladaného projektu je výskum a vývoj vertikálneho GaN MOSFET tranzistora a získanie poznatkov o elektro-fyzikálnych vlastnostiach takýchto súčiastok. Jedná sa o „proof-of-concept“ vývoj; z hľadiska kvantitatívnych parametrov bude naším cieľom demonštrovať RON<2 mOhm/cm2 a VBD>600 V. Originálnou črtou navrhovaného konceptu je využitie semi-izolačnej (SI) kanálovej GaN vrstvy (namiesto p-oblastí), blokujúcou tok prúdu pri nulovom napätí na hradle. Na otvorenie tranzistora bude potrebné kladné hradlové napätie, ktoré vytvorí podmienky na injekciu voľných elektrónov z emitora pozdĺž okrajov SI-GaN oblasti. Koncept teda možno označiť za unipolárny tranzistor pracujúci v obohacovacom móde, pričom v driftovej oblasti sa zachováva možnosť využitia nedotovanej GaN vrstvy s extrémne nízkou koncentráciou dislokácií narastenou na priamo na GaN substráte.
Doba trvania: 1.7.2019 – 30.6.2022
Pokročilé III-N súčiastky pre prenos informácie a energie
Advanced III-N devices for energy and information transfer
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Kuzmík Ján, DrSc.
Anotácia: Nitrid gália (GaN) a jemu podobné polovodičové zlúčeniny bežne označované ako III-N majú oproti dnes už klasickým polovodičom výrazne flexibilnejšiu energetickú medzeru, vyššiu intenzitu prierazného elektrického poľa, veľkú mriežkovú spontánnu polarizáciu, vysokú tepelnú a radiačnú odolnosť, ale aj vysokú pohyblivosť elektrónov. Preto je snaha postupne vyvinúť III-N polovodičové prvky, predovšetkým tranzistory typu HFET ktoré majú potenciál postupne nahradiť prvky na báze Si, Si/SiGe, GaAs a InP pre mikrovlnné a výkonové aplikácie, spínače, spínacie zosilňovače, logické obvody ako aj obvody zmiešaných signálov. Následne, v tomto zmysle plánujeme vyvinúť a študovať HFET-y s InN kanálom pre ultra-rýchly prenos informácie, pokročilé GaN spínače pre konverziu energie, technológiu GaN obvodov zmiešaných signálov a GaN UV senzory pre kozmické aplikácie.
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2021