Azotek galu to rewolucja w autach elektrycznych. Polacy rozwijają nowy półprzewodnik

Azotek galu GaN związek chemiczny azotu i galu, który nie występuje naturalnie w przyrodzie. Wytwarza się go sztucznie w laboratoriach. Jest też materiałem półprzewodnikowym o ciekawych właściwościach fizycznych, które powodują, że w wielu zastosowaniach może on zastąpić krzem – najpowszechniej stosowany półprzewodnik.

– Pracujemy z azotkiem galu, ponieważ ma on lepsze parametry elektryczne od krzemu. Urządzenia oparte na azotku galu mogą być mniejsze, mniej się nagrzewać, a co za tym idzie, zużywać mniej prądu – powiedział mgr inż. Jarosław Tarenko z Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki.

Azotek galu ma lepsze parametry elektryczne niż krzem

Zdaniem przedstawicieli Instytutu azotek galu to nie przyszłość, to już teraźniejszość. Mało kto wie, że większość urządzeń w naszych domach jest zbudowanych właśnie w oparciu o GaN.

– Ten związek chemiczny zrewolucjonizował oświetlenie, za co japońscy naukowcy otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 2014 roku – zauważyła Kamila Ćwik, młodszy specjalista w Instytucie Mikroelektroniki i Fotoniki. – Większość żarówek LED-owych jest dziś zbudowanych ze świecących diod z azotku galu. Zastosowania tego pierwiastka nie ograniczają się jednak tylko do nich. Już teraz tranzystory z azotku galu są stosowane w szybkich ładowarkach do telefonów komórkowych. Być może ktoś zauważył też, że najnowsze zasilacze do laptopów są znacznie mniejsze. To również zasługa azotku galu – wskazała.

Wojskowe radary czy ładowarki opracowane przez Polaków także wykorzystują azotek galu

Warszawski instytut rozwija obecnie wiele typów urządzeń elektronicznych opartych na azotku galu. Są to diody i tranzystory np. do zasilaczy, ładowarek czy banków energii, a także tranzystory do zastosowań wojskowych, np. różnego rodzaju radarów.

– Pracujemy również nad detektorami i źródłami promieniowania ultrafioletowego – podkreślił dr inż. Andrzej Taube, lider obszaru przyrządów na bazie GaN w Łukasiewicz – Instytucie Mikroelektroniki i Fotoniki. – Na czym dokładnie polega nasza praca? Otóż projektujemy przyrządy tak, żeby spełniały konkretne wymagania, np. definiujemy kształt i wielkość elektrod. Następnie wykonujemy taki przyrząd w laboratorium o wysokiej czystości, a sam proces technologiczny może obejmować ponad 100 różnych operacji. Cały ten proces możemy wykonać w laboratoriach Łukasiewicz – IMiF. Dalej ten wykonany przyrząd poddajemy testom, aby sprawdzić, czy działa tak, jak powinien, po czym może on zostać przekazany do końcowego odbiorcy. Na tym etapie często współpracujemy z polskimi i zagranicznymi firmami – wyjaśnił.

Azotek galu i mniejsze komponenty w samochodach elektrycznych

W Łukasiewicz – IMiF realizowanych jest wiele projektów dotyczących azotku galu. Jednym z nich jest m.in. projekt EnerGaN, współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, który dotyczy opracowania nowych typów przyrządów na bazie tego związku chemicznego. Są to np. wertykalne tranzystory, przeznaczone do zastosowania w inteligentnych bankach energii.

– Dzięki zastosowaniu naszych przyrządów inteligentne banki energii mogą być mniejsze, bardziej efektywne, a przede wszystkim mogą być bardziej niezawodne w porównaniu do innych rozwiązań – wskazał Taube.

– W przyszłości azotek galu będzie powszechnie stosowany w szerokiej gamie urządzeń, w tym m.in. w samochodach elektrycznych i stacjach do ich ładowania, w stacjach bazowych sieci komórkowych najnowszej generacji albo miniaturowych projektorach – wyliczyła Kamila Ćwik.