Electronic Performance Enhancement of Diamond-GaN Hybrid Structures Using Engineered Strains
Project goals
This project focuses on fundamental understanding of the diamond growth (DG) on GaN substrates (AlGaN/GaN on Si or sapphire, and metal contacts). Different nucleation and seeding methods will be employed to initialize the DG. The DG will be done by cavity-focused or linear-antenna microwave plasma CVD process. The induced strain due to the crystallographic and thermal mismatch between diamond and GaN will be engineered by process conditions (mainly deposition temperature and gas composition) and by layer character (nano- or poly-crystalline grains, porous structure, thickness). The induced strain will be characterized by Raman and XRD measurements. Fabricated electrically-conductive channels and HEMT transistors on diamond-GaN heterostructures will be investigated by variety of I-V measurements. Simultaneously, strain and heat dissipation FEM simulations will be provided to better characterize and understand the electronic and material properties of diamond-GaN hybrid system. The project findings can offer new solutions for high-power and high-frequency electronic devices.
Keywords
diamond filmsmicrowave plasma chemical vapor depositionAlGaN/GaN HEMT transistorsheterostructuresstrain engineeringheat dissipationsensors
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Post-graduate (doctorate) grants
Call for proposals
Postdoktorandské granty 15 (SGA0201400003)
Main participants
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
14-16549P
Alternative language
Project name in Czech
Ladění elektrických vlastností hybridních struktur diamantu a galium nitridu řízenou optimalizací vnitřních pnutí
Annotation in Czech
Tento projekt se zabývá základním pochopením růstu diamantu na GaN substrátech (AlGaN/GaN na Si nebo safíru a kovových kontaktech). Odlišné metody nukleace a zárodkování budou využity pro inicializaci růstu diamantu. Růst vrstev bude realizován v mikrovlnném plazmovém CVD systému s fokusovanou plazmou a nebo s povrchovou vlnou. Řízení vnitřních pnutí způsobených odlišnými krystalografickými a teplotními parametry diamantu a GaN bude prováděno optimalizací procesních parametrů (zejména depoziční teplotou a složením pracovní směsi plynů) a morfologií nanášené vrstvy. Indukovaná pnutí budou charakterizována pomocí Ramanovi spektroskopie a XRD měření. Připravené elektricky vodivé kanály a HEMT tranzistory na diamant-GaN heterostrukturách budou zkoumány pomocí měření I-V charakteristik. Současně budou matematicky modelována pnutí a disipace tepla za účelem lepší charakterizace a pochopení elektronických a materiálových vlastností hybridních diamant-GaN systémů. Výsledky projektu by měly poskytnout nová řešení při přípravě vysoko-výkonových a vysoko-frekvenčních elektronických prvků.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
BM - Solid-state physics and magnetism
CEP - secondary branch
BL - Plasma physics and discharge through gases
CEP - another secondary branch
JA - Electronics and optoelectronics
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
10305 - Fluids and plasma physics (including surface physics)
20201 - Electrical and electronic engineering
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project goals were fulfilled. The projects contributed to knowledge concerning the optimization of the diamond growth on AlGaN/GaN substrates. Results were published in high quality journals. All publications are dedicated to more projects. This fact can be viewed positively for a postdoctoral project whose investigator managed to establish new scientific contacts for a future research.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2014
Realization period - end
Dec 31, 2016
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 12, 2016
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP17-GA0-GP-U/01:1
Data delivery date
Jun 30, 2017
Finance
Total approved costs
2,026 thou. CZK
Public financial support
2,026 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
2 026 CZK thou.
Public support
2 026 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BM - Solid-state physics and magnetism
Solution period
01. 01. 2014 - 31. 12. 2016