InTechFun. Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintronikii technik sensorowych

Transkrypt

1 Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintronikii technik sensorowych InTechFun Politechnika Warszawska

2 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT prof. dr hab. inŝ. Jan Szmidt Kierownik Projektu

3 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT dr inŝ. Michał Borecki Światłowodowe mikrosystemy pomiarowe

4 Konstrukcje i modelowanie czujników, podzespołów i mikrosystemów światłowodowych Metody natęŝeniowe opisu zjawisk w mikrosystemach i podzespołach ze strukturami światłowodowymi Identyfikacja danych dla systemów ze strukturami światłowodowymi Y [µm] X [µm] Skew+Fresnel+ clad components Transmission ratio 0.12 Y [µm] X [µm] Skew+Fresnel components Transmission ratio 0.09 Budowa interfejsów i głowic dla mikrosystemów światłowodowych Badanie cieczy z wykorzystaniem struktur światłowodowych n3=n1=1 n2 n1 Evanescent modes Tube modes - Introduced Tube modes - Refracted Fresnel reflection and refraction Modes propagating in the tube wall and in the air hole Hole modes: Reflected Balistic

5 Mikrosystemy optoelektroniczne do badania próbek cieczy Kapilary optyczne (planarne i włóknowe) Opracowanie i konstrukcja sterowanych komputerowo optoelektroniczych systemów pomiarowych Badanie właściwości nanoobjętościowych próbek cieczy tj. gęstości, lepkości, współczynnika załamania L1 L2 Drop of liquid Photodetector

6 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT dr inŝ. Mariusz Sochacki Technologia SiC

7 Węglik krzemu jako materiałpodłożowy dla elektroniki wysokotemperaturowej, dużych mocy i wielkich częstotliwości Zalety materiału Bardzo duŝa przewodność cieplna Niedomieszkowany półizolacyjny Wysokie krytyczne pole elektryczne odporny na przebicie Wysoka maksymalna prędkość unoszenia nośników przyrządy mocy wielkiej częstotliwości Wyzwania dla technologii SiC Miniaturyzacja układów przełączających duŝej mocy Wyeliminowanie elementów chłodzenia aktywnego zmniejszenie masy Przyrządy półprzewodnikowe pracujące w zakresie temperatury C Badania prowadzone w IMiO Kontakty omowe Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA Warstwy dielektryczne bierne (pasywacyjne) i aktywne Processing (domieszkowanie, trawienie, obróbka powierzchni) Przyrządy diody Schottky ego, p n, tranzystory MOSFET laboratorium clean-room Modelowanie technologii, struktur i przyrządów

8 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA prof. dr hab. Jerzy Krupka Charakteryzacja materiałów elektronicznych w paśmie częstotliwości mikrofalowej

9 Charakteryzacja materiałów elektronicznych w paśmie częstotliwości mikrofalowej Charakteryzacja materiałów dielektrycznych Pomiary: materiałów półprzewodnikowych materiałów przewodzących i nadprzewodzących Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA ferrytów mikrofalowych właściwości materiałów biologicznych

10 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA dr inŝ. Ryszard Kisiel Montaż elektroniczny, lutowanie bezołowiowe, polimery w elektronice

11 Montażelektroniczny, luty bezołowiowe i polimery w elektronice Montażbezołowiowy (ekologiczny) płytek drukowanych Zastosowanie materiałów polimerowych do wykonywania otworów w płytkach drukowanych Połączenia elektryczne wykonywane polimerami elektrycznie przewodzącymi Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA

12 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA dr inŝ. Zbigniew Szczepański Technologia montażu drutowego i bezdrutowego

13 Technologie montażu drutowego i bezdrutowego Technologia montaŝu bezdrutowego typu flip chip Technologia lutowania oraz klejów izotropowych i anizotropowych Kleje anizotropowe umoŝliwiające realizację połączeń z podziałką rozstawienia < 100µm Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA

14 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA dr inŝ. Jerzy Kalenik Hybrydowe układy wielowarstwowe projektowanie, konstrukcja, technologia

15 Hybrydowe układy grubowarstwowe projektowanie, konstrukcja i technologia Hybrydowe układy grubowarstwowe do zastosowań w lotnictwie Nowe materiały dla techniki grubowarstwowej Wysokotemperaturowe zastosowania układów grubowarstwowych Nowe materiały i techniki lutowania Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA

16 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA dr inŝ. Aleksander Werbowy Plazmowe metody wytwarzania cienkich warstw dielektrycznych

17 Plazmowe metody wytwarzania cienkich warstw dielektrycznych Nanotechnologie Wytwarzanie, technologia i charakteryzacja cienkich warstw azotku boru Wytwarzanie, technologia i charakteryzacja cienkich warstw tytanianu baru 1 mm BN n 200nm Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA n Al lub Au BaTiO3 Si(n) Al Si p 100 nm

18 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA dr inŝ. Mateusz Śmietana Warstwy diamentopodobne w światłowodowych technikach czujnikowych

19 Warstwy diamentopodobne z światłowodowych technikach czujnikowych Projektowanie i wytwarzanie struktur czujnikowych opartych na światłowodach włóknowych i planarnych Pomiar koncentracji związków chemicznych, wilgotności i ciśnienia hydrostatycznego Wytwarzanie i charakteryzacja optyczna warstw diamentopodobnych Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA Warstwa diamentopodobna PodłoŜe kwarcowe

20 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA mgr inŝ. Piotr Firek Wytwarzanie i charakteryzacja warstw dielektrycznych dla technologii cienkowarstwowych i grubowarstwowych

21 Wytwarzanie i charakteryzacja warstw dielektrycznych dla zastosowań w technologiach cienkowarstwowych i grubowarstwowych Wytwarzanie, technologia i charakteryzacja warstw azotku boru, tytanianu baru. Wytwarzanie cienkich warstw metodami plazmowymi Wytwarzanie podłoŝy stymulujących wzrost nanorurek

22 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA Andrzej Taube Modelowanie przyrządów w technologii SiC, konstrukcja tranzystora JFET

23 Modelowanie przyrządów w technologii SiC, konstrukcja tranzystora JFET Modelowanie ruchliwości nośników, procesów jonizacji zderzeniowej, modele temperaturowe Symulacja statycznych charakterystyk I-V Terminacja krawędziowa w przyrządach wysokonapięciowych

24 ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT Pracownicy naukowo - badawczy mgr inŝ. Ryszard Gronau mgr inŝ. Mateusz Mroczkowski Doktoranci mgr inŝ. Łukasz Chudzian mgr inŝ. Andrzej Stefański mgr inŝ. Krzysztof Kłos mgr inŝ. Konrad Kiełbasiński mgr inŝ. Piotr Caban mgr inŝ. Norbert Kwietniewski Pracownicy techniczni Ryszard Biaduń Krystyna Szylko

25 - Naświetlarka Suss MicroTec MJB4 IR INFRASTRUKTURA Laboratorium clean-room -Reaktory do osadzania warstw tlenko-azotkowychi reaktywnego trawienia jonowego Oxford Instruments Plasmalab 80 plus (generatory LF, RF) -Urządzenia plazmowe do osadzania warstw diamentopodobnychi warstw BaTiO 3 -Urządzenia do osadzania warstw metalicznych (grzanie rezystancyjne, wiązka elektronowa) -Piece rurowe do utleniania termicznego i procesów dyfuzji (4 cale)

26 INFRASTRUKTURA Laboratorium pomiarowe -Stanowiska do pomiarów ostrzowych charakterystyk I-V, C-V oraz pomiarów metodą charge pumping(cp) - Elipsometr spektroskopowy UVISEL firmy HORIBA Jobin Yvon - Profilometr Veeco DekTak150 - Mikroskop AFM

27 INFRASTRUKTURA Środowiskowe laboratorium Mikroukładów Hybrydowych i Mikrosystemów (IMiO, ITME) 2006 r. Aktualnie prowadzone prace Opracowanie technologii nowych materiałów grubowarstwowych - bezołowiowych, w tym past rezystywnych bezołowiowych - światłoczułych, w tym rezystywnych - przewodzących przeznaczonych do pracy w wysokich temperaturach; Opracowanie technologii montażu dla przyrządów wysokotemperaturowych i wysokomocowych opartych na węgliku krzemu; Bonding anodowy stosowany w montażu mikrosystemów przy dołączaniu krzemowych struktur 3D, dla którego opracowano zestaw aparaturowy.

28 INFRASTRUKTURA Laboratorium układów hybrydowych -Flipchip bonder - Urządzenia do połączeń kompresyjnych - Testery wytrzymałości mechanicznej połączeń drutowych - Dyspensery(kleje, pasty lutownicze, itp.) - Komora do testów starzeniowych w atmosferze powietrza (do 400 C)

29 INFRASTRUKTURA Laboratorium pomiarów mikrofalowych - Analizator obwodów Agilent(do 40 GHz) - Pomiarowe rezonatory mikrofalowe - Kriostat helowy

30 INFRASTRUKTURA PROJEKTOWANIE, MODELOWANIE - Laboratorium projektowania obwodów drukowanych (PADS) -Modelowanie procesów technologicznych i przyrządów półprzewodnikowych (SILVACO ATLAS, SILVACO ATHENA)

31 INFRASTRUKTURA PLANOWANE ZAKUPY APARATUROWE (2009) - Spektrometr mas jonów wtórnych - Mikroskop elektronowy - Mikroskop konfokalny - Zasilacze wysokoprądowe do pomiaru półprzewodników mocy (do 100 A) - Bonder ultratermokompresyjny - Spawarka światłowodowa - Sitodrukarka do nanoszenia warstw grubych - Piec tunelowy do wypalania warstw grubych - Komory klimatyczne - Spektrofotometry widma optycznego (także światłowodowy) - Mikroobrabiarka laserowa - Analizator widma optycznego - Źródła promieniowania laserowego - Miernik mocy optycznej

32 ZADANIA B+R 3.8 Modelowanie i projektowanie konstrukcji tranzystorów HEMT AlGaN/GaN na podłożach Si i MOSFET na bazie SiC przy współpracy z ITE, PŚl 4.1 Wykonanie i weryfikacja parametrów funkcjonalnych tranzystora MOSFET SiC przy współpracy z ITE, IF PAN 5.2 Wykonanie wieloparametrycznego klasyfikatora parametrów użytkowych biopaliw ciekłych przy współpracy z ITE, WAT, PŚl

33 Wykonanie wieloparametrycznego klasyfikatora parametrów użytkowych biopaliw ciekłych wymienna struktura kapilary optycznej podłoŝe grzejnik osadzony na podłoŝu światłowodowy aktywny konwerter UV-VIS LED UV + Foto dioda UV sterownik źródła światła obszar generowania bąbla - ON/OFF sygnał jedno stka archiwizacji dany ch - PC - prąd grzejnika - temperatura Foto dioda VIS obszar integracji inteligentna jednostka sterownia i detekcji USB opto-el. interfejs - sygnał U Popt - wzmocnienie - ON/OFF

34 ZADANIA B+R DOŚWIADCZENIE, WYNIKI 1. Realizacja dwóch zadań w ramach projektu badawczego zamawianego PBZ- MEiN-6/2/2006 pt. Nowe technologie na bazie węglika krzemu i ich zastosowania w elektronice wielkich częstotliwości, dużych mocy i wysokich temperatur planowany termin zakończenia Przyrządy unipolarne i struktury tranzystorowe na potrzeby elektroniki wysokotemperaturowej prof. Jan Szmidt - Technologia kontaktów i montażu dla przyrządów z węglika krzemu do zastosowańwysokotemperaturowych, wysokomocowychi wysokoczęstotliwościowych dr Ryszard Kisiel Modelowanie przyrządów, wytwarzanie warstw dielektrycznych, badanie kontaktów metal/półprzewodnik, reaktywne trawienie jonowe węglika krzemu, opracowanie metod przygotowania powierzchni, analiza mikroskopowa i spektroskopowa powierzchni, badanie składu warstw metalicznych i dielektrycznych, docelowo opracowanie demonstratorów diody Schottky ego, tranzystorów lateralnych JFET i MISFET

35 ZADANIA B+R DOŚWIADCZENIE, WYNIKI 2. Elektroniczne detektory i przyrządy chemoczułez warstwami diamentowymi i diamentopodobnymi projekt rozwojowy planowane zakończenie Opracowanie, modelowanie, wytwarzanie i charakteryzacja prototypowych przyrządów chemoczułychi detektorów promieniowania jonizującego wykonywanych w technologii planarnej i światłowodowej. 3. Opracowanie technologii nowej generacji czujnika wodoru i jego związków do zastosowańw warunkach ponadnormatywnych, finansowany z programu Innowacyjna Gospodarka 4. Zimne emitery elektronów oparte o nanostrukturalnewarstwy węglowe, finansowany z programu MNT-ERA.NET 5. Mikro-i nano-systemy w chemii i diagnostyce biomedycznej MNS-DIAG, finansowany w ramach programu Innowacyjna Gospodarka

36 ZADANIA B+R DOŚWIADCZENIE, WYNIKI 6. Wytwarzanie i charakteryzacja cienkich warstw metalicznych i dielektrycznych dla potrzeb nanoelektronikii techniki mikrofalowej, projekt własny 7. NANOSIL silicon-based nanostructures and nanodevicefor long term nanoelectronics applications, finansowany z 7 Programu Ramowego UE 8. Modelowanie i charakteryzacja wielobramkowychstruktur MOS SOI, projekt własny

37 ZADANIA B+R PUBLIKACJE 1. M. Sochacki, R. Łukasiewicz, W. Rzodkiewicz, A. Werbowy, J. Szmidt, Silicon dioxide and silicon nitride as a passivation and edge termination for 4H-SiC Schottky diodes, Diamond and Related Materials, vol. 14, no. 3-7, 2005, pp M. Guziewicz, A. Piotrowska, E. Kamińska, K. Grasza, R. Diduszko, A. Szonert, A. Turos, M. Sochacki, J. Szmidt, Ta-Si contacts to n-sic for high temperature devices, Materials Science and Engineering B, vol. 135, 2006, pp R. Kisiel, M. Sochacki, A. Piotrowska, E. Kamińska, M. Guziewicz, Ni, Ni-TaSi and Si/Ni Ohmic contacts to n-type 4H-SiC, VII Conference Thermal Problems in Electronics MICROTHERM 2007, Łódź, czerwca Z. Lisik, M. Bakowski, M. Sochacki, P. Śniecikowski, J. Szmidt, A. Jakubowski, Silicon carbide microelectronics- technology and design challenges, IX Konferencja Naukowa ELTE, Kraków, 4-7 września T. Bieniek, J. Steszewski, M. Sochacki, J. Szmidt, Symulacje elektryczne diod Schottky ego oraz tranzystorów RESURF JFET i RESURF MOSFET na podłoŝach z węglika krzemu (SiC), Elektronika 7-8/2008, M. Kulik, J. śuk, W. Rzodkiewicz, K. Pyszniak, A. Droździel, M. Turek, S. Prucnal, M. Sochacki, J. Szmidt, Badania optyczne politypów 6H-SiC oraz 15R-SiC poddanych wielokrotnej implantacji jonami glinu w podwyŝszonej temperaturze, Elektronika 7-8/2008, M. Sochacki, A. Kubiak, Z. Lisik, J. Szmidt, Power Devices in Polish National Silicon Carbide Programm, 13th International Power Electronics and Morion Control Conference, 2008, Poznan, Poland. 8. N. Kwietniewski, M. Sochacki, J. Szmidt, M. Guziewicz, E. Kaminska, A. Piotrowska Influence of surface cleaning effects on properties of Schottky diodes on 4H-SiC, Applied Surface Science, vol. 254, 2008, N. Kwietniewska, K. Gołaszewska, T. Piotrowski, W. Rzodkiewicz, T. Gutt, M. Sochacki, J. Szmidt, A. Piotrowska, Oxidation Proces sof Sic by RTP Technique, Materials Science Forum, vol , 2009, M. Borecki, at all, A method of testing the quality of milk using optical capillaries, Photonics Lettres of Poland, 1, (2009), str M. Borecki, M. Korwin-Pawlowski, M. Bebłowska, A method of examination of liquids by neural network analysis of reflectometric and transmission time domain data from optical capillaries and fibers, IEEE Sensors, 8, (2008), str M. Borecki, M. Korwin Pawlowski, P. Wrzosek, J. Szmidt, Capillaries as the components of photonic sensor micro-systems, J. of MS&T, 19, (2008), str

38 PROMOCJA PROJEKTU 1. Ocena użyteczności rozwiązańtechnicznych głowicy światłowodowej, opracowanie zgłoszenia wzoru użytkowego, opracowanie zgłoszenia patentowego 2. Udział w konferencjach: - European Conference on Silicon Carbide and Related Materials(ECSCRM) - European Power Electronics and Motion Control(EPE-PEMC) - European Conference on Power Electronics and Applications(EPE) - Thermal Problems in Electronics(MICROTHERM) - European workshop of fibre optics sensors - Optics and Optoelectronics

39

40 ERROR: syntaxerror OFFENDING COMMAND: --nostringval-- STACK: /Title () /Subject (D: ) /ModDate () /Keywords (PDFCreator Version 0.9.5) /Creator (D: ) /CreationDate (msochacki) /Author -mark-