Laboratorija veic pētījumus šādos galvenos virzienos:

Sadarbībā ar Rīgas Pusvadītāju Aparātu Rūpnīcu AS "ALFA RPAR” veic darbus projektā Nr. 1.2.1.1/16/A/002 “Augstas pretestības rezistīvo slāņu pētījums”. Projekta mērķis ir veikt pētījumus un iegūt zināšanas par augstas pretestības rezistīvo elementu izveidošanas iespējām ar samazinātām dimensijām un lieliem nomināliem. Tāpat projektam izvirzīts mērķis – iegūt zināšanas par metāla silicīda plāno rezistīvo slāņu uzklāšanas metodēm, režīmiem un rezistīvo slāņu pēcapstrādi.

Pētījumi, lai palielinātu amorfa silicija saules šūnu efektivitāti. Amorfā silicija saules šūnu efektivitāte samazinās laikā gaismas inducēto defektu veidošanās dēļ. Lāzera staru kristalizācija šo efektu novērš. Lāzera kristalizācijai pētījumos tiek lietots redzamā lāzera stars pretstatā plaši lietojamai eksimera lāzera kristalizācijai.

Viens no EURATOM projekta uzdevumiem ir noteikt šķidrā metāla limitera piemaisījumu sastāvu reaktora plazmā un reaktora karstajā sienā. Tiek pētīts lāzera spektroskopijas tehnikas pielietojums, lai pētītu piemaisījumu ietekmi plazmā un plazmas skarošos reaktora sienas materiālos.

Grāds Vārds Uzvārds Amats Telefons E-pasts
Dr.phys. Pēteris Kūlis Laboratorijas vadītājs 67187511 peteris.kulis@cfi.lu.lv
Profesors, Dr.habil.phys. Ivars Tāle Vadošais pētnieks 67260639 Ivars.Tale@cfi.lu.lv
Dr. honoris causa Jānis Jansons Pētnieks 67187479 janis.jansons@cfi.lu.lv

Materiāli pielietojumiem optoelektronikā.

Pētniecības projekts “Augstas pretestības rezistīvo slāņu pētījums” izstrādāts sadarbībā ar AS “RPAR ALFA”. Mikroshēmu izmēru samazināšana, vienlaikus paaugstinot to darba spēju, ir tiešā veidā atkarīga no tā, cik maza izmēra precīzas darbības rezistīvos materiālus ir iespējams izveidot. Rezistīvie materiāli tiek uzputināti ārkārtīgi plānā kārtā (vairāki simti angstrēmu (10-10m)), iegūstot vadītājslāni un rezistoru slāni.

Projekta mērķis ir veikt pētījumus un iegūt zināšanas par augstas pretestības rezistīvo elementu izveidošanas iespējām ar samazinātām dimensijām un lieliem nomināliem. Sasniedzot pētījuma mērķi, iegūstot zināšanas par augstas pretestības (≥ 5kΩ) rezistoru izstrādi ar TCR ≤50ppm/C°, tiks radītas iespējas izstrādāt principiāli jaunus produktus – analogās mikroshēmas ar integrētiem augstas pretestības rezistoriem. Tāpat projektam izvirzīts mērķis – iegūt zināšanas par metāla silicīda plāno rezistīvo slāņu uzklāšanas metodēm, režīmiem un rezistīvo slāņu pēcapstrādi. Iegūtās zināšanas un uz tām balstītā jauna produkta izstrāde ļaus palielināt produkcijas klāstu, piedāvājot klientiem augstākas kvalitātes un precizitātes analogās mikroshēmas.

Saules šūnu materiālu lāzerapstrāde

Plāno kārtiņu amorfā silīcija saules šūnu ražošana ir perspektīva no to efektivitātes paaugstināšanas un izgatavošanas izdevumu viedokļa. Amorfā silīcija saules šūnu efektivitāte samazinās laikā metastabilo gaismas inducēto defektu veidošanās dēļ. Lāzera kristalizācija palīdz novērst šo efektu. Lāzera kristalizācijai mūsu pētījumos tiek lietots redzamā lāzera stars pretstatā plaši lietojamai eksimera lāzera kristalizācijai, kas spēj apstrādāt tikai ap 100 nm dziļu a-silīcija slāni. Galvenie a-silīcija lāzera kristalizācijas efekti ir dopantu aktivēšana un lādiņnesēju kustīguma palielināšana apstrādātā silīcija lielāka kristāliskuma dēļ. Lāzera kristalizācijas svarīgs papildus efekts ir sākotnēji gludas virsmas teksturēšana, kas samazina krītošās gaismas atpakaļatstarošanos un palielina saules šūnas efektivitāti.

Kodoltermiskās plazmas un kodoltermisko reaktoru sienu materiālu optiskā spektroskopija.

EURATOM projekta “Laser Ablation Spectroscopy for Impurity Depth Profiling and Concentration Imaging in Plasma” ietvaros tiek izstrādāta lāzerablācijas spektroskopijas metodika pirmās kodolsintēzes reaktoru sienas materiālu ātrai kvalitatīvai un kvantitatīvai virsmas analīzei.

Plāno kārtiņu veidošanās un sastāvs, kā arī plazmu skarošo sienu pievirsmas slāņu stāvoklis ir ļoti svarīgi faktori materiālu ekspluatācijai kodoltermiskajos reaktoros. Svarīgākas kodoltermisko iekārtu problēmas ir oglekļa slāņu nogulsnēšanās, volframa un oglekļa migrācija, kā arī ūdeņraža izotopu difūzija un aizturēšana sienas materiālos.

Projekta mērķi paredz piemaisījumu koncentrācijas, profila un erozijas raksturošanu ITER līdzīgos materiālos ar lāzerablācijas spektroskopijas metodēm. Projekta laikā paredzēta piemaisījumu koncentrācijas dziļuma profila un tokamaka karstās sienas materiālu erozijas analīzes metodoloģijas izveidošana, kā arī in situ piemaisījumu profila un migrācijas ITER līdzīgos materiālos noteikšanai ekspress analīzes tehnoloģijas koncepcijas izstrāde.

Projekta “Augstas pretestības rezistīvo slāņu pētījums” izpildes gaitā pārbaudīti  un optiminizēti slāņu uzklāšanas režīmi, materiālu sastāva ietekme uz kārtiņu īpašībām, parametriem un raksturlielumiem.

Silīcija plāno kārtiņu saules šūnu izpēte un izstrāde

Plāno kārtiņu amorfā silīcija saules šūnu ražošana ir perspektīva no to efektivitātes paaugstināšanas un izgatavošanas izdevumu viedokļa. Amorfā silīcija saules šūnu efektivitāte samazinās laikā metastabilo gaismas inducēto defektu veidošanās dēļ. Lāzera kristalizācija palīdz novērst šo efektu. Galvenie a-silīcija lāzera kristalizācijas efekti ir dopantu aktivēšana un lādiņnesēju kustīguma palielināšana apstrādātā silīcija lielāka kristāliskuma dēļ .Lāzera kristalizācijai mūsu pētījumos tiek lietots redzamā lāzera stars pretstatā plaši lietojamai eksimera lāzera kristalizācijai, kas spēj apstrādāt tikai ap 100 nm dziļu a-silīcija slāni. Izmantojot redzama diapazona lāzerus, mēs varam vienlaicīgi kristalizēt cauri visu p-i-n saules šūnas struktūru. Svarīgs lāzera kristalizācijas papildu efekts ir sākotnēji gludas virsmas teksturēšana, kas samazina krītošās gaismas atpakaļatstarošanos un palielina saules šūnas efektivitāti.

Kodoltermiskās plazmas un kodoltermisko reaktoru sienu materiālu optiskā spektroskopija

EURATOM projekta Laser Ablation Spectroscopy for Impurity Depth Profiling and Concentration Imaging in Plasma ietvaros tika izstrādāta lāzerablācijas spektroskopijas metodika ātrai pirmās kodolsintēzes reaktoru sienas materiālu virsmas kvalitatīvajai un kvantitatīvajai analīzei. Svarīgākās kodoltermisko iekārtu problēmas ir oglekļa slāņu nogulsnēšanās, volframa un oglekļa migrācija, kā arī ūdeņraža izotopu difūzija un aizturēšana kodoltermisko reaktoru sienas materiālos. Divstaru lāzerablācijas spektroskopija ļauj raksturot piemaisījumu koncentrāciju, profilu un eroziju raksturošanu ITER līdzīgos sienu materiālos.

Latvijā:

  • Rīgas Pusvadītāju Aparātu Rūpnīca AS "ALFA RPAR”

J.Butikova, B.Polyakov, L.Dimitrocenko, E.Butanovs, I.Tale. Laser scribing on HOPG for graphene stamp printing on silicon wafer. Central European Journal of Physics. 11, 580, (2013).

B.Polyakov, L.Dorogin, S.Vlassov, M.Antsov, P.Kulis, I.Kink, R. Lohmus. In situ measurements of ultimate bending strength of CuO and ZnO nanowires. European Physical Journal B. 85, 366, (2012).

P.Kulis, J.Butikova, B.Polyakov, G.Marcins, J.Pervenecka, K.Pudzs, I.Tale. Work function of colloidal semiconducting nanocrystals measured by Kelvin probe, IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering, 38, 012048, (2012).

B. Polyakov, S. Vlassov, L. Dorogin, P. Kulis, I. Kink, R. Lohmus: The effect of substrate roughness on the staticfriction of CuO nanowires, Surface Science. 606, 1393, (2012).

J.Butikova , G.Marcins, B.Polyakov, A.Muhins, A.Voitkans, I.Tale. Processing of amorphous Si by pulsed laser irradiation at different wavelengths, IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering, 38, 012009, (2012).

G. Marcins, J. Butikova, I. Tale, B. Polyakov, R. Kalendarjov, A. Muhin: Crystallization processes of amorphous Si by thermal annealing and pulsed laser processing, IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering 23, p.012035 (2011).

L. Dimitrocenko, P. Kulis, A. Sarakovskis, I. Tale, A. Voitkans: Dynamics of exciton creation and decay processes in composition- disordered InGaN thin films, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 23, p. 012001 (2011).

L. Dimitrocenko, K. Kundzins, A. Mishev, I. Tale, A. Voitkans, P. Kulis: Growth temperauture influence on the GaN nanowires grown by MOVPE technigue, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 23, p. 012026 (2011).

E. Elsts, U. Rogulis, J. Jansons, A. Sarakovskis, Cathodoluminescence of terbium and ytterbium activated oxyfluoride glasses and glass ceramics. Latvian Journal of Technical Sciences, 5, pp. 48 (2010)

I.Tale, L. Dimitrocenko, P. Kulis, G. Marcins, A. Sarakovskis, A. Voitkans, Localization dynamics of exciton luminescence in InxGa1-xN epitaxial films. 11th Europhysical Conference on Defects in Insulating Materials (EURODIM2010) IOPPublishing, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 15 012059 (2010)

J. Butikova, A. Sarakovskis, I. Tale: Laser-induced plasma spectroscopy plasma facing materials, 35th EPS Conference on Plasma Phys. Hersonissos, ECA Vol.32, P-2.011 (2008)

L.Dimitrocenko, J.Grube, P.Kulis, G.Marcins, B.Polyakov, A.Sarakovskis, M.Springis, I.Tale, AlGaN–InGaN–GaN Near Ultraviolet Light Emitting Diode, Latvian Journal of Physics and Technical Sciences, No.4, Vol. 45, p. 25, (2008)

I.Tāle., B.Poļakovs, J.Butikova, P.Kulis, G.Mārciņš, - “Amorfa Si slāņu lāzer-kristalizācijas paņēmiens mikro-Si un poli-Si saules šūnu iegūšanai” LV 14879 B.

Jansons J. No Latvijas Universitātes Fizikas institūta (1919) līdz Cietvielu fizikas institūtam (1978). – Rīga : LU Akadēmiskais apgāds, 2016. 196 lpp.

Jansons J. Fizikas profesoram Voldemāram Fricbergam (24.06.1926. – 02.08.1982.) – 90. – “Zvaigžņotā Debess” 2016. g. vasara (232), 31. – 37. lpp.

Jansons J. Fizikas profesors akadēmiķis Juris Ekmanis (2.XII 1941. – 9 IV 2016.). – “Zvaigžņotā Debess” 2016. g. vasara (232), 38. – 46. lpp.