Projekti / Programi
Elektronska keramika, heterostrukture in debeloplastna tehnologija
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.09.00 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
|
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
| T153 |
Tehnološke vede |
Keramični materiali in praški |
| T170 |
Tehnološke vede |
Elektronika |
| P360 |
Naravoslovno-matematične vede |
Anorganska kemija |
elektronska keramika, elektronske komponente, mikroelektronika, hibridna vezja, senzorji, gorivne celice, miniaturizacija, heterostrukture, nanostrukture, feroelektrične tanke plasti, feroelektriki, prevodni perovskiti, sinteza, karakterizacija, interakcije
Raziskovalci (15)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.858 |
Povzetek
Izhodišča programa so zahteve na področju elektronskih komponent in sklopov po zmanjšanju dimenzij, združevanju funkcij, večji zanesljivosti ter ekološki sprejemljivosti pripadajočih procesov.To zahteva tudi nove pristope v raziskavah materialov, kot so nove sintezne metode, ki vodijo do delcev in plasti nano in mikrometrskih dimenzij, študij fizikalnih in kemijskih interakcij v heterostrukturah (kombinacije materialov z različnimi fizikalnimi lastnostmi), načrtovanje le-teh ter iskanje povezav med kemijsko sestavo, parametri sinteze, mikrostrukturo in funkcionalnimi lastnostmi. Program obsega študij nekaterih omenjenih problemov. Študirali bomo nove sintezne metode za pripravo prahov iz raztopin, ki vodijo do materialov z definiranimi morfološkimi karakteristikami ter nizkimi procesnimi temperaturami. Tako pripravljeni materiali so kemijsko bolj homogeni kot materiali pripravljeni s sintezo v trdnem stanju. Pri tem bomo raziskali korelacije med strukturo heterometalnega prekurzorja in kemijsko homogenostjo, morfologijo in kristalizacijo prahov. Enak pristop bomo uporabili pri sintezi plasti po sol-gelu. Plasti oz. heterostrukture bomo oblikovali tudi z nalivanjem in sitotiskom. Pri tem bomo posebno pozornost posvetili pripravi stabilnih suspenzij v vodnih in nevodnih medijih. Lastnosti plasti so zaradi kvazi dvodimenzionalnosti in interakcij z nosilcem razlikujejo od "bulk" materialov. Z namenom optimizacije lastnosti bomo preiskovali možne fizikalne in kemijske interakcije med materiali heterostruktur, ter njihov vpliv na lastnosti elementov. Poskušali bomo izboljšati kompatibilnost in zmanjšati reaktivnost med posameznimi materiali v heterostrukturah, ter razumeti zakaj so lastnosti plasti drugačne od "bulk"materiala.Med materiali bomo največ raziskovali feroelektrike ter prevodne oksidne materiale in njihove kombinacije v heterostrukturah, kot so feroelektrične plasti s perovskitnimi elektrodami. Pri uporabi oksidnih elektrod namesto kovinskih se namreč zmanjša bariera za prehod elektronov na meji med elektrodo in elementom v heterostrukturi.Študirali bomo materiale za visokotemperaturne gorivne celice s trdnim elektrolitom, njihovo kompatibilnost in možne interakcije med njimi. V sodelovanju z drugimi programskimi skupinami načrtujemo tudi študij drugih heterostruktur kot so npr. varistor-kondezator. Na področju hibridne debeloplastne mikroelektronike bomo študirali lastnosti debeloplastnih materialov in posledice možnih interakcij med njimi na njihove karakteristike. Preiskovali bomo vpliv parametrov izdelave na zanesljivost in mehanizme odpovedi debeloplastnih komponent. Kot primer navedimo povezavo med mikrostrukturo, tokovnim šumom in dolgoročno stabilnostjo debeloplastnih uporov. Računalniško modeliranje električnih in termičnih karakteristik bo privedlo do optimizacije in večje zanesljivosti kompleksnih hibridnih debeloplastnih vezij. Del preiskav bo namenjen ovrednotenju alternativnih, ekološko bolj sprejemljivih materialov. Na področju mikroelektronike so to naprimer novi fluksi za spajkanje in nova topila za čiščenje.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave novih sinteznih metod keramičnih materialov, ki vodijo do delcev in plasti nano in mikrometrskih dimenzij ter raziskave sinteze in lastnosti heterostruktur spadajo med najbolj aktualne teme na področju materialov za elektroniko in elektronskih komponent. Po eni strani pričakujemo nova znanstvena spoznanja in nove lastnosti, vezane na nano in mikrometrske dimenzije ter kombinacije različnih materialov. Po drugi strani pa bodo spoznanja osnova za miniaturizacijo, pripravo in izdelavo elementov z več funkcijami ter povečano zanesljivost komponent. Za primer navajamo področje feroelektričnih tankih plasti, kjer potekajo zelo obsežne raziskave, ki so utemeljene z izredno možnostjo uporabe plasti v mikroelektroniki, mikrosenzoriki in mikromehaniki. Zaradi take aktualnosti ni mogoče delati brez sodelovanja s tujimi skupinami v okviru mednarodnih projektov. Skupina je v zadnjih letih bila oz. je vključena v dva COST projekta, dva projekta COPERNICUS, PECO I in JOULE. Sodeluje tudi v več bilateralnih projektih. O uveljavljenosti skupine priča tudi pet vabljenih predavanj na konferencah v letu 1998. O njeni tehnološki usposobljenosti pa priča projekt s tujim industrijskim partnerjem, v katerem že obstoječe znanje na področju feroelektričnih plasti izkoriščamo za pripravo elementov za nov način tiskanja s feroelektrično keramiko.
Pomen za razvoj Slovenije
Program bo omogočil, da na raziskovalnem področju ohranimo vidno mesto in ugled v svetu, ter nadaljno možnost sodelovanja v mednarodnih projektih in s tem dostop do najnovejših rezultatov. Hkrati bodo rezultati raziskav vir znanja za aplikativne in razvojne projekte. Koristili bodo proizvajalcem elektronskih komponent in debeloplastnih hibridnih vezij. Osvojena znanja bodo podlaga za izboljšave obstoječe proizvodnje ter uvajanje novih izdelkov. To je že preverjen način prenašanja znanja iz našega laboratorija v industrijo, kar dokazuje tradicionalno dobro dolgoletno pogodbeno sodelovanje z majhnimi in srednje velikimi podjetji.Kot primer navedimo sodelovanje s podjetjem Hipot Hyb na področju debeloplastne tehnologije in hibdridnih debeloplastnih vezij. Z njimi sodelujemo že več kot 25 let, začetek proizvodnje temelji na razvojnih projektih na IJS, nekaj sodelavcev podjetja pa že vseskozi dela v mešani razvojno raziskovalni skupini na Odseku za keramiko. Že več kot 10 let sodelujemo s Keko Varicon (prej Keko Žužemberk) na področju raziskav in razvoja večplastnih varistorjev. V zadnjem času skupaj s tovarno razvijamo dualno komponento varistor-kondenzator. Letos smo začeli sodelovati z Mehaniko Trbovlje. Skupaj z Iskraemeco smo sprejeti v EUREKA projekt o feroelektričnih plasteh za senzorje. Načrtujemo tudi vključevanje v peti okvirni program EU skupaj z našimi industrijskimi partnerji.Predlagani raziskovalni program bo omogočil izobraževanje dodiplomcev in podiplomcev različnih smeri (materiali, elektronika, fizika) ob raziskovalnem delu in izmenjavo naših študentov s študenti iz drugih evropskih laboratorijev ter vključevanje podiplomcev v mednarodne projekte. Predvidevamo, da bodo v programu sodelovali tudi sodelavci iz industrije. Omogočili bomo dodatno izobraževanje razvojnih inženirjev in tehničnih sodelavcev naših industrijskih partnerjev.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
