Centrum Fizyki i Technologii Półprzewodników Azotkowych "GaN-Unipress"

Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk (IWC PAN) pracuje nad transformacją energetyczną, która łączy oczekiwania społeczne (troska o środowisko i klimat) ze strategią wzrostu gospodarczego i rozwoju przemysłowego w oparciu o nowoczesne, innowacyjne technologie.

Jedną z takich podstawowych technologii jest energoelektronika (z ang. power electronics; PE). Jest to kluczowa technologia transformacyjna, która wbudowana w produkty, z których ludzie korzystają na co dzień, sprawia, że życie staje się prostsze i przyjemniejsze. Używamy PE do ładowania naszych telefonów komórkowych, komputerów i pojazdów elektrycznych, do zasilania różnych rodzajów produkcji na dużą skalę oraz do wydajnego przesyłania energii.

Energoelektronika rewolucjonizuje światowe systemy energetyczne; 70% energii elektrycznej jest przetwarzane przez PE, a liczba ta znacznie wzrośnie w nadchodzących latach. W rzeczywistości PE to wykorzystanie elektroniki półprzewodnikowej do kontroli i konwersji energii elektrycznej.

Krzemowe urządzenia zasilające osiągnęły już swój podstawowy limit wydajności. Zastosowanie półprzewodników o innych i lepszych właściwościach materiałowych pozwala na zwiększenie gęstości mocy i sprawności konwersji w systemach PE. Azotek galu (GaN) jest uważany za jednego z najbardziej obiecujących kandydatów do przyszłych zastosowań.

Opracowane diody oraz tranzystory wysokiej mocy i częstotliwości oparte na GaN mogą zastąpić ich krzemowe odpowiedniki. Urządzenia te będą pracowały z wyższymi częstotliwościami, będą mniejsze i odporne na wszelkiego rodzaju promieniowanie. Szacuje się, że zastosowanie urządzeń półprzewodnikowych mocy opartych na GaN zmniejszy całkowite straty energii o ponad 50%.

Podobnie jak mikroprocesor zrewolucjonizował sektor przetwarzania informacji, tak PE oparta na GaN zrewolucjonizuje sektor przetwarzania energii.

IWC PAN rozwija technologie półprzewodnikowe, koncentrując się na procesach krystalizacji GaN, wytwarzaniu podłoży GaN o najwyższej w świecie jakości strukturalnej oraz opracowaniu nowej generacji struktur kwantowych dla urządzeń PE.

Sukces komercyjny urządzeń opartych na technologii GaN-na-GaN jest dziś ograniczony brakiem 4-calowych i większych podłoży GaN o wysokiej jakości strukturalnej oraz technologii krystalizacji struktur kwantowych na natywnych podłożach wraz z technologią ich właściwego procesowania do form urządzeń PE.

Celem IWC PAN, poprzez posiadanie infrastruktury badawczej Centrum Fizyki i Technologii Półprzewodników Azotkowych „GaN-Unipress”, jest opracowanie technologii wytwarzania struktur diod i tranzystorów wysokiej mocy oraz częstotliwości na bazie 4-calowych i większych podłoży GaN o najwyższej w świecie jakości strukturalnej w oparciu o polskie, bardzo dobrze rozwinięte i unikalne technologie krystalizacji oraz procesowania.

Obszarem docelowym tego projektu jest energoelektronika. Zbudowana zostanie infrastruktura badawcza dla dalszego rozwoju struktur kwantowych urządzeń elektronicznych dużych mocy i wysokich częstotliwości opartych na półprzewodnikach azotkowych i 4-calowych podłożach GaN.

IWC PAN jest dziś jedynym europejskim wytwórcą podłoży GaN. Rozwój proponowanej infrastruktury badawczej stanowić będzie ważną część strategicznej autonomii Polski i Unii Europejskiej (UE) w dziedzinie PE.

Pozwoli na przyspieszenie badań naukowo-technologicznych związanych z energoelektroniką, jak również na stworzenie linii pilotażowej wytwarzającej struktury kwantowe GaN-na-GaN dla tranzystorów i diod mocy i częstotliwości.

Dostęp do infrastruktury „GaN-Unipress” będzie otwarty, z pełnym poszanowaniem obowiązujących praw własności intelektualnej.