Projektová činnosť

Národné

CERBERUS – Farebné centrá v diamante – korelácia medzi atómovou štruktúrou a optoelektronickými vlastnosťami
Colour centres in diamond – correlation between atomic structure and opto-electronic properties
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Varga Marian, PhD.
Anotácia: Predmetom projektu je oblasť kvantových technológií. Pripravíme a charakterizujeme opticky aktívne defekty vdiamantoch a korelujeme atómové štruktúry s optickými vlastnosťami využiteľnými pre kvantové aplikácie. Preširoký rozsah koncentrácií dopantov identifikujeme distribúciu dopantov a pomocou mikroskopie s atomárnymrozlíšením a spektroskopických techník budeme pozorovať vývoj jednotlivých konfigurácií atómov dopantu počastepelného žíhania. Ďalej budeme študovať vplyv žíhania na optoelektronické vlastnosti meraním fotoluminiscencie,fotoprúdu a elektroluminiscencie pre rovnakú sadu vzoriek. Pre meranie fototransportu budú pripravené priehľadnégrafénové elektródy na diamantovom povrchu. Pre meranie elektroluminiscencie budú pripravené hybridné p-i-ndiódy na báze diamantu. Zameriame sa na hľadanie korelácie medzi atomárnou štruktúrou a optoelektronickýmivlastnosťami rôzne dopovaných diamantov. To prispeje k pochopeniu fundamentálneho vzťahu potrebného naefektívne navrhovanie opticky aktívnych prvkov pre diamantové kvantové zariadenia.
Doba trvania: 1.9.2024 – 31.12.2027
Transit2D – Tranzistory na báze 2D kovových chalkogenidov pripravených teplom podporovanou konverziou
Transistors based on 2D Metal Chalcogenides Grown via Thermally Assisted Conversion
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Ťapajna Milan, PhD.
Anotácia: 2D materiály majú schopnosť vytvárať atomárne tenké vrstvy s mimoriadnymi vlastnosťami. Jednou znajsľubnejších skupín 2D materiálov sú dichalkogenidy prechodných kovov (TMD). Zmena typu energetickejmedzery z nepriamej na priamu pri stenčovaní na monoatomárnu vrstvu vedie k jedinečným elektrickým a optickýmvlastnostiam 2D TMD. Ďalšou zaujímavou skupinou 2D materiálov sú chalkogenidy post-prechodných kovov(PTMC). Tieto materiály majú širokú energetickú medzeru a v závislosti od štruktúry materiálu vykazujúanizotropné elektrické a optické vlastnosti. Cieľom tohto projektu je príprava poľom riadených tranzistorov sizolovaným hradlom (MOSFET) a ultra-tenkou kanálovou vrstvou na báze vybraných TMD a PTMC a podrobnéštudovanie ich transportných vlastností. Zameriame sa na veľkoplošné niekoľkovrstvové PtSe2 a GaS/GaSe vrstvyrastené teplom asistovanou konverziou, teda sulfurizáciou a selenizáciou. Na základe existujúcich skúsenostíbudeme optimalizovať štruktúrne a elektrické vlastnosti horizontálne-orientovaných PtSe2 vrstiev pripravenýchselenizáciou s cieľom dosiahnutia pohyblivosti nosičov náboja porovnateľnej s najkvalitnejšími vrstvamipripravenými mechanickou exfoliáciou. Následne budeme vyvíjať a optimalizovať procesnú technológia MOSFETsúčiastok využívajúca architektúru hornej aj spodnej hradlovej elektródy. Na rast hradlových oxidov budú použitéetablované metódy rastu po atomárnych vrstvách a chemickej depozície z pár organokovových zlúčenín (MOCVD).2D vrstvy GaS/GaSe budeme pripravovať pomocou chalkogenizácie ultratenkých vrstiev Ga2O3 rastenýchmetódou MOCVD. Po vývoji a optimalizácii rastu 2D GaS/GaSe sa zameriame na vývoj MOSFET súčiastok.Okrem elektrických vlastností budeme skúmať aj optické vlastnosti pripravených 2D materiálov.
Doba trvania: 1.7.2022 – 30.6.2026
Ultratenké homogénne povrchové vrstvy na štruktúrach komplexnej morfológie pre vylepšenie výkonu batérii využitím depozície po atómových vrstvách
Ultra-thin conformal surface coatings of complex-morphology structures for improving battery performance using atomic layer deposition
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Hudec Boris, PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na vývoj a optimalizáciu metódy 3D depozície homogénnych ultra-tenkých vrstiev pomocouALD (depozícia po atómových vrstvách, atomic layer deposition) na štruktúry s komplexnou morfológiou, aku súmikro-porózne vrstvy a prášky. Metóda bude následne aplikovaná v príprave novej generácie experimentálnychLi batérii za účelom pasivácie a modifikácie mikro-poróznych povrchov katódových vrstiev. Efekt homogenityultra-tenkých ALD vrstiev na nano-škále bude systematicky skúmaný koreláciou analýz elektrónovej mikroskopies elektrochemickými meraniami pripravených batérii. Ďalším krokom bude modifikácia povrchov diskrétnychkovových a keramických mikro-častíc a práškov za účelom ich následného využitia v technológii prípravy nových keramických a kovových materiálov a nových materiálov pre elektródy experimentálnych batérii.
Doba trvania: 1.1.2022 – 31.12.2025
Moderné elektronické súčiastky na báze ultraširokopásmového polovodiča Ga2O3 pre budúce vysokonapäťové aplikácie
Modern electronic devices based on ultrawide bandgap semiconducting Ga2O3 for future high-voltage applications
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Gucmann Filip, PhD.
Anotácia: Polovodičové súčiastky založené na širokopásmových polovodičoch predstavujú jednu z kľúčových technológií vo vývoji vysoko výkonových a vysoko frekvenčných systémov pre konverziu elektrickej energie a elekomunikácie vďaka vyšším dosahovaným prierazným elektrickým poliam, v niektorých prípadoch aj vyššej pohyblivosti elektrónov a možnosti tvoriť heteroštruktúry a 2D elektrónový plyn. GaN a SiC ako dva typické príklady profitujú aj z dostatočnej tepelnej vodivosti, čo ich súčiastkám umožňuje účinnejší odvod stratového tepla a zvýšenú spoľahlivosť. Významne etablujúcou sa skupinou materiálov sú tzv. ultraširokopásmové polovodiče (Eg>3.4eV, t.j. viac ako GaN a SiC), pretože umožňujú dosahovať značné vylepšenia parametrov elektronických súčiastok pre narábanie s vysokými napätiami a výkonmi. Veľmi sľubným a v súčasnosti podrobne študovaným polovodičom je oxid gália (Ga2O3) – očakávaný základný materiál pre usmerňujúce diódy so Schottkyho kontaktom a elektrickým poľom riadené tranzistory pre úroveň napätí v kV rozsahu. Vďačí za to pomerne jednoduchej syntéze, škálovateľnosti, dostupnosti prirodzených substrátov a širokému rozsahu dotácie n-typu. Hlavným cieľom predkladaného projektu je pokročilý materiálový výskum a vývoj technológie epitaxného rastu vrstiev α, β a ε fáz Ga2O3 a technologickej prípravy elektronických súčiastok z nich pre budúce vy soko napäťové (výkonové) aplikácie. Ga2O3 epitaxné vrstvy budú rastené chemickou depozíciou z pár organokovov ich vstrekovaných v tekutej fáze na zafírových, a pre vyššiu tepelnú vodivosť, aj SiC podložkách. Zameriame sa aj na prípravu unipolárnych Schottkyho diód, poľom riadených tranzistorov, ako aj PN diód kombinujúcich n-typ Ga2O3 a ďalší, prirodzene p-typ oxid (napr. NiO, In2O3, CuO2). Vykonáme hĺbkovú štruktúrnu, elektrickú, optickú a tepelnú charakterizáciu pripravených vrstiev a súčiastok, ktorej výsledkom bude množstvo originálnych výsledkov.
Doba trvania: 1.7.2021 – 30.6.2025
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