Projektová činnosť

Národné

Elektronické a optoelektronické súčiastky na báze ultra-širokopásmového Ga2O3 polovodiča
Electronic and optoelectronic devices based on ultra-wide bandgap Ga2O3 semiconductor
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Ťapajna Milan, PhD.
Anotácia: V ostatnom období sa intenzívne skúmajú možnosti využitia ultra-širokopásmových polovodičov pre prípravuvýkonových elektronických súčiastok pracujúcich v oblasti jednotiek až desiatok kV a taktiež UVC fotodetektorov.Projekt je zameraný na výskum rastu epitaxných vrstiev a elektronických ako aj optoelektronických súčiastok nabáze Ga2O3. Na základe predbežných výsledkov sa zameriame na výskum rastu romboedrickej fázy Ga2O3 snajvyššou šírkou energetickej medzery. Epitaxné vrstvy budú pripravované pomocou chemickej depozície z párorganokovových zlúčenín vstrekovaním prekurzorov v kvapalnej fáze. Vrstvy budú využívané na prípravu avýskum elektronických súčiastok so zameraním na Schottkyho diódy a spínacie MOSFET tranzistory. Budemeskúmať transportné a tepelné vlastnosti vyvinutých súčiastok, parazitné efekty a mechanizmy prierazov ako ajelektro-optické vlastnosti p-n heteropriechodov pre UV fotodetektory. Zameriame sa aj na výskum možnostízlepšenia tepelného manažmentu pripravených tranzistorov.
Doba trvania: 1.1.2021 – 31.12.2024
CEMEA – Vybudovanie centra pre využitie pokročilých materiálov SAV
Building a centre for advanced material application SAS
Program: Štrukturálne fondy EÚ Výskum a inovácie
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Ťapajna Milan, PhD.
Anotácia: Predkladaný projekt je komplementárny k projektu v rámci programu H2020 WIDESPREAD-1-2014-Teaming – Building-up Centre of Excellence for advancedmaterials application CEMEA, No. 664337, ktorý získal Seal of excellence a odporúčanie pre národné financovanie. Miesto realizácie projektu je Bratislavský kraj.Cieľom projektu je etablovať v SAV organizáciu Centrum pre využitie pokročilých materiálov SAV, centrum špičkového nezávislého výskumu so zameraním namodifikáciu povrchov a rozhraní pre nové funkcionality štruktúr a prvkov v oblasti pokročilých (nano)materiálov, udržateľnej energie a biomedicíny. Ide o výskumnových nízkorozmerných (LD) nanomateriálov, nových kompozitov a vrstvových štruktúr so zlepšenými alebo novými vlastnosťami zaujímavými pre aplikácie.Výskumná téma pokrýva 6 oblastí výskumu – podaktivít projektu. Projekt podporuje okrem žiadateľa SAV, 7 výskumných inštitúcií (ElU SAV, FU SAV, UPo SAV,UMMS SAV, UACH SAV, BMC SAV a CEMEA SAV).
Doba trvania: 1.7.2019 – 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