„Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur … · „Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintronikii

„Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik

sensorowych”

InTechFun

Politechnika Warszawska

II Spotkanie Realizatorów ProjektuWarszawa

14-15 maja 2009 r.

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT


14-15 maja 2009 r.

prof. dr hab. in Ŝ. Jan Szmidt

Kierownik Projektu




14-15 maja 2009 r.

dr in Ŝ. Michał Borecki

Światłowodowe mikrosystemy pomiarowe



14-15 maja 2009 r.

Konstrukcje i modelowanieczujników, podzespołów i mikrosystemów światłowodowych

• Metody natęŜeniowe opisu zjawisk w mikrosystemach i podzespołach ze strukturami światłowodowymi

• Identyfikacja danych dla systemów ze strukturami światłowodowymi

• Budowa interfejsów i głowic dla mikrosystemów światłowodowych

• Badanie cieczy z wykorzystaniem struktur światłowodowych

Reflected

Evanescent modes

n2

Tube modes - Introduced

n1

n3=n1=1

Hole modes:

Balistic

Tube modes - Refracted

Fresnel reflection and refraction

Modes propagating in the tube wall and in the air hole

-300 -200-100 0 100 200 300

-300

-200

-100

0

100

200

300

X [µm]

Y

[µ

m]

-300-200-100 0 100 200 300

-300

-200

-100

0

100

200

300

X [µm]

Y[µ

m]

Skew+Fresnel+ componentsTransmission ratio 0.12

clad Skew+Fresnel componentsTransmission ratio 0.09



14-15 maja 2009 r.

Mikrosystemy optoelektroniczne do badania próbek cieczy

Drop of liquid

Photodetector

L1L2

• Kapilary optyczne (planarne i włóknowe)

• Opracowanie i konstrukcja sterowanych komputerowo optoelektroniczych systemów pomiarowych

• Badanie właściwości nanoobjętościowychpróbek cieczy tj. gęstości, lepkości, współczynnika załamania




14-15 maja 2009 r.

dr in Ŝ. Mariusz Sochacki

Technologia SiC



14-15 maja 2009 r.

Badania prowadzone w IMiO• Kontakty omowe

• 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

Wyzwania dla technologii SiC• Miniaturyzacja układów przełączających

duŜej mocy• Wyeliminowanie elementów chłodzenia

aktywnego – zmniejszenie masy• Przyrządy półprzewodnikowe pracujące w

zakresie temperatury 300° - 600°C

Zalety materiału• Bardzo duŜa przewodność cieplna

• Niedomieszkowany – półizolacyjny

• Wysokie krytyczne pole elektryczne –odporny na przebicie

• Wysoka maksymalna prędkość unoszenia nośników – przyrządy mocy wielkiej częstotliwości

Dioda LED na SiC w temp 650ºC, NASA

Węglik krzemu jako materiał podłożowy dla elektroniki wysokotemperaturowej, dużych mocy i wielkich częstotliwości



14-15 maja 2009 r.


Charakteryzacja materiałów elektronicznych w paśmie częstotliwości mikrofalowej


prof. dr hab. Jerzy Krupka



14-15 maja 2009 r.


Charakteryzacja materiałów elektronicznych w paśmie częstotliwości mikrofalowej

• Charakteryzacja materiałów dielektrycznych

• Pomiary:

• materiałów półprzewodnikowych

• materiałów przewodzących i nadprzewodzących

• ferrytów mikrofalowych

• właściwości materiałów biologicznych



14-15 maja 2009 r.



dr in Ŝ. Ryszard Kisiel

Montaż elektroniczny, lutowanie bezołowiowe, polimery w elektronice



14-15 maja 2009 r.


Montaż elektroniczny, luty bezołowiowe i polimery w elektronice

• Montaż bezołowiowy (ekologiczny) płytek drukowanych

• Zastosowanie materiałów polimerowych do wykonywania otworów w płytkach drukowanych

• Połączenia elektryczne wykonywane polimerami elektrycznie przewodzącymi



14-15 maja 2009 r.



dr in Ŝ. Zbigniew Szczepa ński

Technologia montażu drutowego i bezdrutowego



14-15 maja 2009 r.


Technologie montażu drutowego i bezdrutowego

• Technologia lutowania oraz klejów izotropowych i anizotropowych

• Kleje anizotropowe umoŜliwiające realizację połączeń z podziałkąrozstawienia < 100µm

• Technologia montaŜu bezdrutowego typu flip chip



14-15 maja 2009 r.



dr in Ŝ. Jerzy Kalenik

Hybrydowe układy wielowarstwowe – projektowanie, konstrukcja, technologia



14-15 maja 2009 r.


• Hybrydowe układy grubowarstwowe do zastosowań w lotnictwie

• Nowe materiały dla techniki grubowarstwowej

• Wysokotemperaturowe zastosowania układów grubowarstwowych

• Nowe materiały i techniki lutowania

Hybrydowe układy grubowarstwowe –projektowanie, konstrukcja i technologia



14-15 maja 2009 r.



dr in Ŝ. Aleksander Werbowy

Plazmowe metody wytwarzania cienkich warstw dielektrycznych



14-15 maja 2009 r.


• Nanotechnologie

• Wytwarzanie, technologia i charakteryzacja cienkich warstw azotku boru

• Wytwarzanie, technologia i charakteryzacja cienkich warstw tytanianu baru

Plazmowe metody wytwarzania cienkich warstw dielektrycznych

200nm

Si(n)

BaTiO3Al lub Au

Al

100

nm

1 mm

Si „p”

„n” „n”BN



14-15 maja 2009 r.



dr in Ŝ. Mateusz Śmietana

Warstwy diamentopodobne w światłowodowych technikach czujnikowych



14-15 maja 2009 r.


Warstwy diamentopodobne z światłowodowych technikach czujnikowych

Warstwa diamentopodobna

Podło Ŝekwarcowe

• 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



14-15 maja 2009 r.



mgr in Ŝ. Piotr Firek

Wytwarzanie i charakteryzacja warstw dielektrycznych dla technologii cienkowarstwowych i grubowarstwowych



14-15 maja 2009 r.

• Wytwarzanie, technologia i charakteryzacja warstw azotku boru, tytanianu baru.

• Wytwarzanie cienkich warstw metodami plazmowymi

• Wytwarzanie podłoŜy stymulujących wzrost nanorurek

Wytwarzanie i charakteryzacja warstw dielektrycznych dla zastosowań w technologiach cienkowarstwowych i grubowarstwowych



14-15 maja 2009 r.



Andrzej Taube

Modelowanie przyrządów w technologii SiC, konstrukcja tranzystora JFET



14-15 maja 2009 r.

• Modelowanie ruchliwości nośników, procesów jonizacji zderzeniowej, modele temperaturowe

• Symulacja statycznych charakterystyk I-V

• Terminacja krawędziowa w przyrządach wysokonapięciowych

Modelowanie przyrządów w technologii SiC, konstrukcja tranzystora JFET




14-15 maja 2009 r.

Pracownicy naukowo - badawczymgr inŜ. Ryszard Gronau

mgr inŜ. Mateusz Mroczkowski

Doktoranci

mgr inŜ. Łukasz Chudzian

mgr inŜ. Andrzej Stefa ński

mgr inŜ. Krzysztof Kłos

mgr inŜ. Konrad Kiełbasi ński

mgr inŜ. Piotr Caban

mgr inŜ. Norbert Kwietniewski

Pracownicy techniczniRyszard Biadu ńKrystyna Szylko

INFRASTRUKTURA

Laboratorium clean-room

- Naświetlarka Suss MicroTec MJB4 IR

- Reaktory do osadzania warstw tlenko-azotkowych i reaktywnego trawienia jonowego Oxford Instruments Plasmalab 80 plus (generatory LF, RF)

- Urządzenia plazmowe do osadzania warstw diamentopodobnych i warstw BaTiO3

- Urządzenia do osadzania warstw metalicznych (grzanie rezystancyjne, wiązka elektronowa)

- Piece rurowe do utleniania termicznego i procesów dyfuzji (4 cale)


14-15 maja 2009 r.


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


14-15 maja 2009 r.


INFRASTRUKTURAŚrodowiskowe laboratorium Mikroukładów Hybrydowych i

Mikrosystemów (IMiO, ITME) – 2006 r.


14-15 maja 2009 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.

INFRASTRUKTURA

Laboratorium układów hybrydowych

- Flip chip 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)


14-15 maja 2009 r.


INFRASTRUKTURA

Laboratorium pomiarów mikrofalowych

- Analizator obwodów Agilent (do 40 GHz)

- Pomiarowe rezonatory mikrofalowe

- Kriostat helowy


14-15 maja 2009 r.


INFRASTRUKTURA – PROJEKTOWANIE, MODELOWANIE

- Laboratorium projektowania obwodów drukowanych (PADS)

- Modelowanie procesów technologicznych i przyrządów półprzewodnikowych (SILVACO ATLAS, SILVACO ATHENA)


14-15 maja 2009 r.


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


14-15 maja 2009 r.


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


14-15 maja 2009 r.


Wykonanie wieloparametrycznego klasyfikatora parametrów użytkowych biopaliw ciekłych


14-15 maja 2009 r.


sterownik źródłaświatła

opto-el. interfejs

inteligentna jednostka sterownia i detekcji

- p rąd grzejnika- temperatura

- sygnał U ÷ P- wzmocnienie - ON/OFF

opt

grzejnik osadzony na podłoŜuwymienna struktura

kapilary optycznej

obszar generowania

bąbla

- ON/OFF sygnał

USBjednostka archiwizacjidany ch - PC

LEDUV+Fotodioda UV

FotodiodaVIS

światłowodowyaktywny konwerter UV-VIS

obszar integracji

podło Ŝe

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 31.03.2010- „Przyrządy unipolarne i struktury tranzystorowe na potrzeby elektroniki wysokotemperaturowej” – prof. Jan Szmidt- „Technologia kontaktów i montażu dla przyrządów z węglika krzemu do zastosowań wysokotemperaturowych, wysokomocowych i 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


14-15 maja 2009 r.



2. „Elektroniczne detektory i przyrządy chemoczułe z warstwami diamentowymi i diamentopodobnymi” – projekt rozwojowy – planowane zakończenie 18.09.2009Opracowanie, modelowanie, wytwarzanie i charakteryzacja prototypowych przyrządów chemoczułych i detektorów promieniowania jonizującego wykonywanych w technologii planarnej i światłowodowej.

3. „Opracowanie technologii nowej generacji czujnika wodoru i jego związków do zastosowań w warunkach ponadnormatywnych”, finansowany z programu Innowacyjna Gospodarka

4. „Zimne emitery elektronów oparte o nanostrukturalne warstwy 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


14-15 maja 2009 r.



6. „Wytwarzanie i charakteryzacja cienkich warstw metalicznych i dielektrycznych dla potrzeb nanoelektroniki i techniki mikrofalowej”, projekt własny

7. “NANOSIL silicon-based nanostructures and nanodevice for long term nanoelectronics applications”, finansowany z 7 Programu Ramowego UE

8. „Modelowanie i charakteryzacja wielobramkowych struktur MOS SOI”, projekt własny


14-15 maja 2009 r.


ZADANIA B+R – PUBLIKACJE1. 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.1138-1141.2. 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. 289-293.3. 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, 24-28 czerwca 2007.4. 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 2007.5. 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, 11-14.6. 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, 15-18.

7. 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, 8106-8110.

9. 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. 615-617, 2009, 529-532.

10. M. Borecki, at all, A method of testing the quality ofmilk using optical capillaries, Photonics Lettres of Poland, 1, (2009), str 37-3911. 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. 1208-1213.12. 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. 065202.


14-15 maja 2009 r.


PROMOCJA PROJEKTU

1. Ocena użyteczności rozwiązań technicznych 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


14-15 maja 2009 r.


ERROR: syntaxerror

OFFENDING COMMAND: --nostringval--

STACK:

/Title

()

/Subject

(D:20090519115101+02’00’)

/ModDate

()

/Keywords

(PDFCreator Version 0.9.5)

/Creator

(D:20090519115101+02’00’)

/CreationDate

(msochacki)

/Author

-mark-

Documents

„Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur … · „Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintronikii