Centrum Fizyki i Technologii Półprzewodników Azotkowych "GaN-Unipress"

Półprzewodniki przyszłości - GaN na styku energoelektroniki i technologii kwantowych

GaN-Unipress ma rozwinąć ośrodek badawczy skoncentrowany na półprzewodnikach azotkowych – w szczególności na azotku galu (GaN) – oraz na ich zastosowaniach w energoelektronice (układach do przetwarzania energii elektrycznej) i technologiach kwantowych. Punktem wyjścia projektu jest potencjał Instytutu Wysokich Ciśnień PAN: infrastruktura i kompetencje obejmujące wytwarzanie kryształów GaN, przygotowanie podłoży oraz tworzenie i badanie struktur potrzebnych do budowy przyrządów.
Półprzewodniki azotkowe, zwłaszcza GaN, należą do kluczowych materiałów współczesnej energoelektroniki i technologii kwantowych, ponieważ umożliwiają budowę wydajniejszych układów elektronicznych, źródeł światła oraz komponentów czujnikowych o wysokiej stabilności. Projekt GaN-Unipress koncentruje się na rozwijaniu technologii wytwarzania i zastosowań półprzewodników azotkowych, wykorzystując zaplecze badawcze Instytutu Wysokich Ciśnień PAN oraz jego doświadczenie w obszarze wzrostu kryształów GaN i fizyki tych materiałów.

Badania prowadzone w projekcie GaN-Unipress obejmują rozwój technologii krystalizacji amonotermalnej, pozwalającej uzyskiwać podłoża GaN o wysokiej jakości strukturalnej, a także projektowanie i wytwarzanie przyrządów energoelektronicznych, takich jak diody mocy wykorzystujące zaawansowane procesy epitaksji i kontroli domieszek. Projekt GaN-Unipress rozwija również komponenty dla technologii kwantowych, w tym źródła pojedynczych fotonów i sensory oparte na strukturach półprzewodnikowych domieszkowanych jonami ziem rzadkich.

Istotnym elementem projektu GaN-Unipress jest wykorzystanie metod sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego do optymalizacji procesów technologicznych oraz tworzenia cyfrowych modeli materiałów, procesów i urządzeń. Takie podejście w projekcie GaN-Unipress umożliwia skrócenie cyklu badawczo-rozwojowego, zwiększenie powtarzalności procesów technologicznych oraz lepsze przewidywanie właściwości otrzymywanych materiałów i przyrządów.

Długofalowym celem projektu GaN-Unipress jest rozwój technologii półprzewodnikowych o wysokim potencjale wdrożeniowym, obejmujących energoelektronikę, fotonikę i rozwiązania dla technologii kwantowych. Projekt GaN-Unipress zakłada integrację całego łańcucha technologicznego - od krystalizacji materiałów, przez projektowanie przyrządów, po optymalizację procesów, co może przyczynić się do zwiększenia efektywności energetycznej urządzeń elektronicznych, rozwoju nowoczesnych technologii komunikacyjnych oraz wzmacniania pozycji Polski w obszarze zaawansowanych technologii półprzewodnikowych.

Biogram Głównego Wykonawcy
Prof. dr hab. inż. Michał Boćkowski – dyrektor Instytutu Wysokich Ciśnień PAN, profesor wizytujący Nagoya University (CIRFE/IMaSS, laboratorium prof. H. Amano-Laureata Nagrody Nobla z Fizyki 2014). Ekspert w dziedzinie krystalizacji półprzewodników azotkowych metodami syntezy z fazy gazowej, syntezy ammonotermalnej, syntezy wysokociśnieniowej z roztworu galu oraz metody wygrzewania wysokociśnieniowego. Autor i współautor ponad 400 publikacji cytowanych ponad 8 000 razy. Lider kluczowych krajowych i europejskich projektów badawczo-rozwojowych: GaN4AP (H2020-ECSEL), infrastruktura „GaN-Unipress” (KPO) oraz Wide Band Gap Pilot Line (ChipsJU). Laureat Japan Society of Applied Physics (JSAP) Fellow International (2024).