Nedostatok energetických zdrojov vo svete inicializoval úsilie pre zabezpečenie náhradných riešení. V skutočnosti sa viac ako 10 % všetkej elektrickej energie stráca v prevodníkoch energie, čo je viac ako 10 násobok obnoviteľných zdrojov. Za účelom zníženia energetických strát je možno použiť vysoko-účinné prevodníky na báze GaN alebo SiC tranzistorových spínačov. Z nich GaN ponúka najvyššiu možnú funkcionalitu, ktorá je omnoho vyššia ako súčasné prevodníky na báze Si. Navyše, GaN je robustný materiál, ktorý je odolný voči chemickým vplyvom a vysokej teplote. Avšak širšej komercializácií GaN výkonových spínačov bráni nevyzretosť GaN technológie, predovšetkým neexistencia konceptu bezpečného normálne zatvoreného tranzistora s vysokým kladným prahovým napätím.
Toľko stručné predstavenie projektu Vysokobezpečný GaN MOS spínací tranzistor (Highly Safe GaN Metal-Oxide-Semiconductor Transistor Switch), v rámci ktorého je zodpovedným riešiteľom Ing. Ján Kuzmík DrSc. pôsobiaci na Elektrotechnickom ústave SAV. Ide o trojročný projekt a trvanie má do konca septembra 2018. Zastrešuje ho Spoločný výskumný program (JRP) krajín V4 – Japan on Advanced Materials.
„Ako sme nedávno navrhli, problém možno riešiť použitím hradlovej štruktúry kov-oxid-polovodič s dostatočne nízkou koncentráciou povrchových donorov na rozhraní. Avšak technologická kontrola nábojov v takýchto štruktúrach je doteraz nezvládnutá. Našim úmyslom je analyzovať možnosť kontroly nábojov v pripravených štruktúrach použitím rozšírených elektrických a štrukturálnych charakterizačných techník. Veľká snaha bude venovaná potlačeniu záchytu nábojov, ktoré často zhoršujú stabilitu prahového napätia v tranzistoroch na báze GaN/oxid. Alternatívne riešenia tranzistorov na báze GaN/oxid budú navrhnuté a pripravené,“ uvádzajú realizátori projektu.
Elektrotechnický ústav SAV je predkladateľom a koordinátorom navrhovaného projektu. Pracuje hlavne na tematikách pracovného balíka, ktorý aj vedie. Na tomto ústave SAV budú narastené GaN štruktúry technikou MOCVD, ktoré budú následne procesované za účelom prípravy tranzistorov. V rámci ďalšieho balíka ústav pracuje na charakterizácií tranzistorov a vyšetrovaní stability prahového napätia. V neposlednom rade sa sústredí na vyšetrovanie a separáciu nábojov v štruktúrach GaN/oxid.
Medzi zahraničné organizácie, ktoré pôsobia ako spoluriešitelia, patria: Hokkaido University, Research Center for Integrated Quantum Electronics Japonsko, Silesian University of Technology, Institute of Physics– Centre for Science and Education, Poľsko a Hungarian Academy of Sciences, Centre for Energy Research, Institute for Technical Physics and Materials Science, Maďarsko.
Odborný garant textu: Ing. Ján Kuzmík DrSc. z Elektrotechnického ústavu SAV
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Uverejnila: VČ