GoFarUV - Project progress No.3

Laikaposms: 01.03.2026. – 31.05.2026.

1. Tika pētīta atkvēlināšanas ietekme uz amorfā gallija oksīda (aGaOx) plāno kārtiņu, kas sagatavotas ar reaktīvo līdzstrāvas magnetrona izputināšanu, fotovadītspējas īpašībām. Atkvēlināšana tika veikta paraugu sērijām, kas sagatavotas dažādos izputināšanas spiedienos, dažādās temperatūrās no 250 līdz 450 °C un dažādās atmosfērās, piemēram, N2, O2, Ar/H2 maisījumā. Atgriezeniskā saite atkvēlināšanas optimizācijai tiek sniegta 3. darbībā. (AGL Technologies, LU CFI)

2. Fotoluminiscences mērījumi tika veikti gan uzklātiem, gan atkvēlinātiem paraugiem, lai pētītu atkvēlināšanas ietekmi uz defektiem aGaOx kārtiņās. Tika novērots, ka atkvēlinātiem paraugiem ir ievērojams fotoluminiscences intensitātes pieaugums salīdzinājumā ar uzklātajiem paraugiem, kas korelē ar 3. aktivitātē novēroto uzlaboto fotovadītspējas pastiprinājuma uzlabojumu. (LU CFI, AGL Technologies)

3. Tika veikta elektrisko metāla kontaktu izgatavošanas metodoloģijas optimizācija uzklāšanai uz aGaOx pusvadītāju plānajām kārtiņām. Skābekļa plazmas tīrīšana tieši pirms metalizācijas izrādījās nozīmīga, lai uzlabotu kārtiņu fotovadītspējas īpašības un saglabātu atkārtojamību starp paraugu sērijām, savukārt dažādu materiālu kontakti būtiski neietekmēja fotodetektoru veiktspēju. 1. aktivitātē sagatavoto atkvēlināto paraugu fotoelektriskā raksturošana atklāja ievērojamu jutības pieaugumu un reakcijas laika raksturlielumu uzlabošanos salīdzinājumā ar neatkvēlinātām kārtiņām. (LU CFI)

4. Tika izgatavots pirmais fotodetektoru mikroshēmu masīvs uz 2 collu silīcija pamatnes, un partnera laboratorijās tika veikta ierīču iznākuma un veiktspējas statistiskā analīze. Testi atklāja, ka aGaOx plānās kārtiņas slāņa vienmērīgums uz visas pamatnes ir pietiekams, un ierīcēm ir pieņemama fotovadītspējas īpašību variācija, tomēr nepieciešami turpmāki uzlabojumi metalizācijas procedūrā, lai sasniegtu lielāku ierīču iznākumu. (RD ALFA Microelectronics, LU CFI)

5. Prezentēti projekta darbību rezultāti ar stenda referātu “Impact of temperature and film thickness on α- and β- phase formation in Ga2O3 thin films grown on a-plane sapphire substrate” starptautiskajā konferencē “E-MRS 2026 Spring Meeting”. (LU CFI)

Time period: 01.03.2026. – 31.05.2026.

. Post-annealing impact on photoconductive properties of amorphous gallium oxide (aGaOx) thin films prepared via reactive DC magnetron sputtering was studied. Post-annealing was performed on sample series prepared at different sputtering pressures at various temperatures in the range of 250 – 450 °C and in various atmospheres, e.g. N2, O2, Ar/H2 mixture. Feedback for the post-annealing optimization is provided by Activity 3. (AGL Technologies, LU CFI)

2. Photoluminescence measurements were performed on the as-deposited and post-annealed samples to study the annealing impact on the defects in the aGaOx films. It was observed that annealed samples exhibit significant increase of the photoluminescence intensity in contrast to the as-deposited ones, which correlate with the improved photoconductive gain observed in Activity 3. (LU CFI, AGL Technologies)

3. Optimization of the methodology for depositing electrical metal contacts on aGaOx semiconductor thin films was performed. Oxygen plasma cleaning right before metallization proved important for improving photoconductive properties of the films and maintaining reproducibility between the sample series, while different material contacts did not significantly affect performance of the photodetectors. Furthermore, photoelectrical characterization of the post-annealed samples prepared in Activity 1 revealed significant increase of responsivity and improvement of time response characteristics in comparison with the as-deposited films. (LU CFI)

4. First photodetector chip array on 2-inch wafer was fabricated and statistical analysis of the device yield and performance was performed at partner facilities. The tests revealed that aGaOx thin film layer uniformity across the wafer is sufficient and devices exhibited acceptable photoconductive property variation, however metallization procedure could be further improved to achieve higher device yield. (RD ALFA Microelectronics, LU CFI)

5. The results of the project activities have been presented with a poster presentation “Impact of temperature and film thickness on α- and β- phase formation in Ga2O3 thin films grown on a-plane sapphire substrate” at the international conference “E-MRS 2026 Spring Meeting”. (ISSP UL) 

Projekts “GoFarUV” – jauni saules aklie UV-C fotodetektori

Identifikācijas numurs: 1.1.1.3/1./24/A/020

Tips: Eiropas Reģionālās attīstības fonds (ERAF)

Projekta ilgums: 01.06.2025 - 31.05.2028.

Projekta vadītājs: Dr. Edgars Butanovs, Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts (LU CFI)

Sadarbības partneri: AGL Technologies, RD ALFA Microelectronics

Kopējais finansējums: 651 600 EUR

ERAF finansējums: 506 049 EUR

Projekta kopsavilkums

Šī rūpnieciskā pētījuma projekta mērķis ir izstrādāt jaunu saules aklu tālās UV gaismas fotodetektoru, kura pamatā ir amorfa alumīnija gallija oksīda (AlGaO) pusvadītāju cietā šķīduma plānā kārtiņa, kas iegūta, izmantojot mērogojamu augsta uzklāšanas ātruma magnetrono izputināšanu (GoFarUV). Mēs piedāvājam izstrādāt un pētīt jaunu AlGaO pusvadītāju materiālu, un optimizēt tā sintēzes parametrus, lai iegūtu fotoelektriskās īpašības, kas piemērotas tālās UV gaismas detektēšanai.

Šādu saules aklu UV-C fotodetektoru pielietojumi ietver vides monitoringu un kosmosa izpēti, kas abi ir būtiski, lai risinātu globālās klimata problēmas. Detektori ļaus precīzāk novērot atmosfēras izmaiņas, piemēram, ozona veidošanos, un veikt savlaicīgu mežu ugunsgrēku atklāšanu, nodrošinot kritiskus datus klimata pārmaiņu ietekmes mazināšanai. Citi pielietojumi ietver kosmosa zinātni un tehnoloģijas, drošību un militāro jomu.

Projektu īstenos Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts (LU CFI, vadošais partneris, projekta vadītājs Dr. Edgars Butanovs), plāno kārtiņu pārklājumu uzņēmums AGL Technologies (MVU, partneris Nr. 1), un mikroelektronikas ražotājs un izstrādātājs RD ALFA Microelectronic