Nästa generations halvledarmaterial

Vanya Darakchieva, docent på halvledarmaterial vid Linköpings universitet, leder Centrum för terahertzmaterialsanalys (THeMAC) och leder Vinnovas kompetenscenter på grupp-III-nitridteknologi (C3NiT-Janzén).

Framsteg i materialpreparering och förståelse av materials fysiska egenskaper definierar idag elektroniska komponenters förmåga i exempelvis kraftgenerering, kraftelektronik, numerisk beräkning och processning eller i LED-belysning.
I THeMAC utvecklar Darakchieva och hennes team nya halvledarmaterial med hög genombrottsspänning, höga saturerade laddningsbärarhastigheter och termisk stabilitet nödvändig för framtidens elektroniska komponenter, som kan arbeta i THz-frekvens. För att nå målet har de utvecklat och byggt en revolutionerande ellipsometer för THz-frekvenser, som är det enda instrumentet av sitt slag i Europa.
THz-ellipsometri är en beröringsfri, icke-destruktiv metod att mäta elektriska transportegenskaper med substantiella fördelar över konventionella elektriska mätmetoder. Metoden tillåter särskiljning av elektroniska transportegenskaper från olika ledande kanaler i prover som är inhomogena eller har flera lager, utan fysisk kontakt som kan leda till ytskada eller provkontaminering.
Genom att utnyttja de unika egenskaper THeMAC erbjuder i samband med världsledande tillväxt av grupp-III-nitrider och grafen, har Darakchievas team demonstrerat rekordhög elektronmobilitet i enlagers epitaxiell grafen och i den tvådimensionella elektrongasen i AlGaN/GaN high electron mobility transistor (HEMT).
Spjutspetsteknologin och instrumenteringen som utvecklats i THeMAC gjorde det möjligt för teamet att hjälpa halvledarmaterialforskningen mot en industriellt relevant nivå. Darakchieva har därför, tillsammans med professor Herbert Ziraths team på Chalmers universitet och utvalda svenska och internationella industriella partner (ABB, Saab, Ericsson, SweGaN, Gotmic, On-Semiconductor, UMS, Epiluvac, FMV och Norstel) etablerat ett kompetenscenter C3NiT-Janzén. Centrets uppdrag är att utföra världsledande forskning på högfrekvens- och kraftelektronik i grupp-III-nitrid, och överföra forskningsresultaten som är direkt utvecklingsbara till de industriella deltagarna på olika nivåer i värdekedjan.
De förväntade genomslagen från THeMAC och C3NiT-Janzén är att möjliggöra snabbare trådlös kommunikation och datainsamling och att accelerera övergången till en effektiv omvandling, transport och användning av elkraft.