GoFarUV - Project progress No.2

Laikaposms: 01.09.2025. – 30.11.2025.

1. Uzsākta amorfa gallija oksīda (aGaOx) plānu kārtiņu reaktīvās līdzstrāvas magnetronās izputināšanas procesu optimizācija, lai sasniegtu nepieciešamās kārtiņu fotoelektriskās īpašības. Pirmajās sērijās tika izgatavoti paraugi, pielāgojot procesa izputināšanas jaudu, procesa spiedienu un skābekļa parciālspiedienu. Atgriezenisko saiti izputināšanas procesu optimizācijai sniedz Aktivitātes 2. un 3. (AGL Technologies, LU CFI)

2. Iegūto aGaOx kārtiņu fizikālā raksturošana tiek veikta, izmantojot optisko elipsometriju, spektrofotometriju, fotoluminescenci un rentgenfotoelektronu spektroskopiju. Tika novērots, ka tieši fotoluminescence sniedz ieskatu defektu klātbūtnē aGaOx kārtiņās, kuriem ir nozīmīga loma fotovadāmības mehānismos. (LU CFI)

3. Ir sagatavotas litogrāfijas maskas un fotodetektoru dizaini fotoelektrisko īpašību noteikšanai un raksturošanai. Ievesta metodoloģija elektrisko metālu kontaktu uzklāšanai uz aGaOx pusvadītāju plānam kārtiņām. Veikta aGaOx plānu kārtiņu fotoelektrisko īpašību raksturošana pirmajām paraugu sērijām. (LU CFI)

4. Veikta mikroshēmu vadu metināšanas procesu testēšana, lai izvēlētos atbilstošo elektrisko metālu kontaktu uzklāšanas procedūru 3. aktivitātē, kura būtu saderīga ar industriāliem standartiem. Mikročipu iepakošanai izvēlēti TO-5 tipa mikroshēmu nesēji ar optiskajiem logiem caurspīdīgiem UV-C diapazonā. (RD ALFA Microelectronics, LU CFI)

5. Prezentēti projekta pirmie rezultāti ar mutisku 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 “8th International Workshop on Ultra-Wide Bandgap Materials and Devices IWUMD 2025”. (LU CFI)

Time period: 01.09.2025. – 30.11.2025.

1. Optimization of the reactive DC magnetron sputtering processes of amorphous gallium oxide (aGaOx) thin films has been initiated to achieve the required photoelectric properties of the films. In the first series, samples were fabricated by adjusting the sputtering power, process pressure and oxygen partial pressure of the process. Feedback for the optimization of the sputtering processes is provided by Activities 2 and 3. (AGL Technologies, ISSP UL)

2. Physical characterization of the as-grown aGaOx films is performed using optical ellipsometry, spectrophotometry, photoluminescence and X-ray photoelectron spectroscopy. It was observed that photoluminescence in particular provides insight into the presence of defects in aGaOx films, which play an important role in the photoconductivity mechanisms. (ISSP UL)

3. Lithography masks and photodetector topography designs have been prepared for determining and characterizing photoelectric properties. A methodology for depositing electrical metal contacts on aGaOx semiconductor thin films has been established. The photoelectric properties of aGaOx thin films have been characterized for the first series of samples. (ISSP UL)

4. Testing of the chip wire-bonding processes has been carried out to select the appropriate electrical metal contact depositing procedure in Activity 3, which would be compatible with industrial standards. TO-5 type chip carriers with optical windows transparent in the UV-C range have been selected for microchip packaging. (RD ALFA Microelectronics, ISSP UL)

5. The first results of the project have been presented with an oral talk “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 “8th International Workshop on Ultra-Wide Bandgap Materials and Devices IWUMD 2025”. (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