Cod Proiect: PN-II-PT-PCCA-2013-4-0677

Resposabil de Proiect P1: Dr. George Stan

Tipul Proiectului: National

Programul de incadrare al proiectului: UEFISCDI PCCA-2013

Finantat de: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii, UEFISCDI

Contractor: Institutul Național C-D pentru Microtehnologie

Sub-Contractor: Institutul National C-D pentru Fizica Materialelor

Status: Finalizat

Data Inceperii: 1 Iulie, 2014

Data Finalizarii: 1 Octobrie, 2017

 

Rezumatul Proiectului:

Principalul obiectiv al proiectului il constituie realizarea primului senzor de temperatura bazat pe un dispozitiv de tip SAW pe AlN/Si. Senzorul se bazeaza pe variatia frecventei de rezonanta structurii de tip SAW cu temperatura. Senzorul va fi caracterizat, „on wafer” in gama de temperatura 23-150°C. Structurile de senzori, montate pe un suport ceramic special (prevazut cu conectore SMA si cabluri) si vor fi caracterizate, in domeniul de temperatura 5-500 K, intr-un criostat. Ne propunem realizarea unei sensibilitati >75 ppm/°C (masuratori “on wafer”) si 60 ppm/ °C, masuratori cu cabluri si conectori in montajul ceramic si pentru transmisia wireless, in domeniul 23-150°C. Masuratori exploratorii ale comportarii senzorului, se vor face pana la temperature apropiate de 500°C. Proiectul se incadreaza in efortul depus pe plan global, in ultimii ani, pentru realizarea de dispozitive acustice in domeniul gigaherzilor, prin utilizarea semiconductorilor de banda interzisa larga (AlN, GaN). Aceste materiale depuse pe substrate de SiC, Safir sau Si, permit, introducerea in protocolul de fabricatie a nanolitografiei, a tehnicilor de microprelucrare si al integrarii monolitice. Utilizarea AlN in realizarea structurii de tip SAW pentru senzori are ca avantaj cresterea frecventei de rezonanta si implicit a sensitivitatii. Elementul de baza va fi o structura de tip SAW realizata pe AlN/Si avand frecventa de rezonanta in domeniul 6-9 GHz. Cea mai mare frecventa de rezonanta raportata pana in prezent pe structuri SAW pe GaN/Si este 5.1 GHz si a fost obtinuta tot de grupurile din IMT-INFM participante la acest proiect, Proiectul impune realizarea unor traductori interdigitati cu latimea digit/interdigit de 80-150 nm, utilizand tehnici nano-litografice. Dezideratul propus este o provocare avand in vedere dificultatile majore ale procesului nanolitografic pe materiale precum AlN sau GaN, in comparatie cu Si sau GaAs. Cele mai inguste trasee raportate pana acum pe AlN (AlN/Diamant) au avut latimea de 200 nm si au fost raportate in 2012. Pentru senzorul de temperatura propos se va utiliza o structura tip “single resonator” care are cateva avantaje fata de structura clasica, bazata pe rezonatoare “fata in fata”, si fata de liniile de intarziere: factorul de calitate mai mare, pierderile mai mici si mai ales faptul ca se pot obtine valori mai mari ale sensitivitatii, lucru recent demonstrat de IMT pentru GaN. Ideea proiectului fiind masurarea temperaturii in medii ostile, aceasta informatie captata de senzorul SAW va fi transmisa si citita wireless, senzorul, cu structura de tip SAW fiind total compatibil cu acest mod de lucru. Vor fi realizate filmele AlN puternic texturate pe axa c. Se va utiliza un proces de depunere in doua trepte, la temperatura scazuta pentru sinteza filmelor AlN. Exista si potentialul avantaj de a integra monolitic senzorul de temperatura cu AlN intr-un circuit de tip CMOS si utilizarea sa in monitorizarea temperaturii acestora, cu transmitere wireless a datelor; tehnologia AlN este compatibila cu tehnologia CMOS. Consortiul care va realiza acest proiect va fi format din 4 echipe cu expertiza excelenta si complementaritate in domeniul abordat. IMT are numeroase contributii la stadiul actual in domeniul dispozitivelor acustice pe GaN si AlN, in nanolitografie si caracterizare in microunde; INFM are o excelenta expertiza in realizarea de straturi de AlN de buna calitate prin tehnici de “magnetron sputering”; UPB are o excelenta expertiza in proiectare si modelare dispozitiveloe si cirrcuitelor de frecventa inalta. Firma ROMQUARZ este singura firma din Romania cu o reala experienta in domeniul dispozitivelor de tip SAW, fiind implicata de peste 20 de ani in realizarea acestui tip de dispozitive pe materiale clasice ne-semiconductoare (quarz, niobat de litiu, etc.).

 

 

Nr./Crt.NUME, PrenumePozitie in cadrul proiectului
1STAN, GeorgeResponsabil Proiect P1, CSI
2GHICA, CorneliuMembru al echipei P1, CSI
3PASUK, IulianaMembru al echipei P1, CSIII
4GALCA, AurelianMembru al echipei P1, CSI
5HUSANU, MariusMembru al echipei P1, CSII
6BESLEAGA, CristinaMembru al echipei P1, CSIII
7MARALOIU, AdrianMembru al echipei P1, CSIII
8TRINCA, LilianaMembru al echipei P1, CS
9RADULESCU ,CatalinMembru al echipei P1, Tehnician I
  • 2014: RAPORT STIINTIFIC SINTETIC nr. 1 in format *.pdf disponibil la UEFISCDI;
  • 2015: RAPORT STIINTIFIC SINTETIC nr. 2 in format *.pdf disponibil la UEFISCDI;
  • 2016: RAPORT STIINTIFIC SINTETIC nr. 3 in format *.pdf disponibil la UEFISCDI;
  • 2017: RAPORT STIINTIFIC FINAL in format *.pdf disponibil la UEFISCDI.

Articole publicate in jurnale cotate Web of Science®:

  • 01. L. Duta, G.E. Stan^, H. Stroescu, M. Gartner, M. Anastasescu, Zs. Fogarassy, N. Mihailescu, A. Szekeres*, S. Bakalova, I.N. Mihailescu*, Multi-stage pulsed laser deposition of aluminum nitride at different temperatures,  APPL SURF SCI 374(2016) 143–150; doi: 10.1016/j.apsusc.2015.10.093.
  • 02. C. Besleaga*,^, G.E. Stan^, I. Pintilie, P. Barquinha, E. Fortunato, R. Martins, Transparent field-effect transistors based on AlN-gate dielectric and IGZO-channel semiconductorAPPL SURF SCI 379(2016) 270–276; doi: 10.1016/j.apsusc.2016.04.083.
  • 03. K. Antonova*, L. Duta, A. Szekeres, G.E. Stan^, I.N. Mihailescu, M. Anastasescu, H. Stroescu, M. Gartner, Influence of laser pulse frequency on the microstructure of aluminum nitride thin films synthesized by pulsed laser depositionAPPL SURF SCI 394(2017) 197–204; doi: 10.1016/j.apsusc.2016.10.114.
  • 04. C. Besleaga^, V. Dumitru, L.M. Trinca^, A.C. Popa, C.C. Negrila, Ł. Kołodziejczyk, C.R. Luculescu, G.C. Ionescu, R.G. Ripeanu, A. Vladescu, G.E. Stan*,^, Mechanical, corrosion and biological properties of room-temperature sputtered aluminum nitride films with dissimilar nanostructureNANOMATERIALS 7(2017) 397; doi: 10.3390/nano7110394.

*autor corespondent

^membru al echipei de cercetare a proiectului

Sub-contractor P1:

GEORGE E. STAN, PhD in Materials Engineering
Senior Researcher I
Telephone: +40-(0)21-2418 128 or +40-(0)21-2418 153
Department: Laboratory of Multifunctional Materials and Structures