Projekts “GoFarUV” – jauni saules aklie UV-C fotodetektori

Identifikācijas numurs: 1.1.1.3/1./24/A/020

Tips: Eiropas Reģionālās attīstības fonds (ERAF)

Projekta ilgums: 01.06.2025 - 31.05.2028.

Projekta vadītājs: Dr. Edgars Butanovs, Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts (LU CFI)

Sadarbības partneri: AGL Technologies, RD ALFA Microelectronics

Kopējais finansējums: 651 600 EUR

ERAF finansējums: 506 049 EUR

 

Projekta kopsavilkums

Šī rūpnieciskā pētījuma projekta mērķis ir izstrādāt jaunu saules aklu tālās UV gaismas fotodetektoru, kura pamatā ir amorfa alumīnija gallija oksīda (AlGaO) pusvadītāju cietā šķīduma plānā kārtiņa, kas iegūta, izmantojot mērogojamu augsta uzklāšanas ātruma magnetrono izputināšanu (GoFarUV). Mēs piedāvājam izstrādāt un pētīt jaunu AlGaO pusvadītāju materiālu, un optimizēt tā sintēzes parametrus, lai iegūtu fotoelektriskās īpašības, kas piemērotas tālās UV gaismas detektēšanai.

Šādu saules aklu UV-C fotodetektoru pielietojumi ietver vides monitoringu un kosmosa izpēti, kas abi ir būtiski, lai risinātu globālās klimata problēmas. Detektori ļaus precīzāk novērot atmosfēras izmaiņas, piemēram, ozona veidošanos, un veikt savlaicīgu mežu ugunsgrēku atklāšanu, nodrošinot kritiskus datus klimata pārmaiņu ietekmes mazināšanai. Citi pielietojumi ietver kosmosa zinātni un tehnoloģijas, drošību un militāro jomu.

Projektu īstenos Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts (LU CFI, vadošais partneris, projekta vadītājs Dr. Edgars Butanovs), plāno kārtiņu pārklājumu uzņēmums AGL Technologies (MVU, partneris Nr. 1), un mikroelektronikas ražotājs un izstrādātājs RD ALFA Microelectronics (MVU, partneris Nr. 2). Šis starpdisciplinārais projekts sastāv no pētniecības aktivitātēm fizikas (1.3.) un ķīmijas (1.4.) zinātnēs, elektrotehnikā, elektronikā, informācijas un komunikācijas tehnoloģijās (2.2.) un materiālzinātnēs (2.5.).

Projekta rezultāti

• Jauns reaktīvs līdzstrāvas magnetronu izputināšanas process amorfu AlGaO plānu kārtiņu uzklāšanai uz cietām un lokāmām pamatnēm izmantošanai UV-C fotosensoros (patenta pieteikums);
• Jaunas zināšanas par fizikālajām parādībām, kas nosaka izputināšanas procesa parametru saistību ar kārtiņu optiskajām un fotoelektriskajām īpašībām (zinātniskie raksti);
• Inovatīvi iepakošanas risinājumi izstrādāto pusvadītāju mikroshēmu integrēšanai UV-C detektēšanai līdz 200 nm viļņa garumam, ar aizmugures apgaismošanas iespēju (prototipa demonstrācija).

Mūsu pieeja veicina jauninājumus, izmantojot zaļu, ātrgaitas uzklāšanas paņēmienu. Projekts uzlabo Latvijas inovāciju kapacitāti, pavērs tirgus iespējas un stiprinās konkurētspēju nozarēs kā kosmoss, monitorings, optoelektronika.

 

 

Project Summary (English)

Identification number: 1.1.1.3/1./24/A/020

Type: European Regional Development Fund (ERDF)

Duration: 01.06.2025 - 31.05.2028.

Project Leader: Dr. Edgars Butanovs, Institute of Solid State Physics University of Latvia (ISSP UL)

Project partners: AGL Technologies, RD ALFA Microelectronics

Total funding: 651 600 EUR

ERDF funding: 506 049 EUR

Project description:

The objective of this industrial research project is to develop novel solar-blind far-UV light photodetector based on amorphous Aluminium Gallium Oxide (AlGaO) alloy semiconductor thin film deposited via scalable high-deposition-rate magnetron sputtering technique (GoFarUV). We propose to produce and investigate novel AlGaO semiconductor materials, and optimize their synthesis conditions to achieve photoelectric properties suitable for far UV light detection.

Applications of such solar-blind UV-C photodetectors include environmental monitoring and space weather research, both of which are vital for addressing global climate challenges. The detectors will enable more accurate monitoring of atmospheric changes, namely ozone formation studies, and early wildfire detection, providing critical data for mitigating the impacts of climate change. Other applications include space science and technologies, security, and military.

The project will be implemented by the Institute of Solid State Physics, University of Latvia (ISSP UL, leading partner, principal investigator Dr. Edgars Butanovs), a thin film coatings company AGL Technologies (SME, Partner No. 1), and microelectronics producer and developer RD ALFA Microelectronics (SME, Partner No. 2). This interdisciplinary project consists of research activities in Physical (1.3) and Chemical (1.4) sciences, Electrical engineering, electronics, information, and communication technologies (2.2), and Materials science (2.5).

Project’s products:

• Novel reactive direct-current magnetron co-sputtering process for amorphous AlGaO thin film deposition on rigid and flexible substrates for use in UV-C photosensors (patent application);
• New knowledge on the underlying physical phenomena governing the deposition process parameter relation to optical and photoelectrical properties of the films for optimization of AlGaO film photoresponsivity performance (scientific papers);
• Innovative packaging solutions for integration of the developed semiconductor chips, suitable for UV-C sensing down to 200 nm wavelength, including back-side illumination option (prototype demonstration).

Our proposed approach brings significant innovation to the field, utilizing relatively green, high-deposition-rate semiconductor growth technique for solar-blind photodetectors with peak responsivity further into UV-C range. The implementation of the project will significantly enhance Latvia’s innovation capacity by developing cutting-edge photodetectors based on amorphous AlGaO thin films. This technology will open new market opportunities and strengthen the competitiveness of Latvian companies in high-value industries such as space technologies, environmental monitoring, and optoelectronics. The GoFarUV goals promotes high-value products and services, boosting energy efficiency, and advancing Latvia’s knowledge base and human capital. By fostering collaboration between a research institution and two private companies, the project will support the growth of R&D capabilities and increase Latvia’s ability to export advanced technologies.

GoFarUV is directly related to the RIS3 specialization field “Photonics and smart materials, technologies and engineering systems” and supports the sectors (Directions 1, 2 and 3) of future growth, where products and services with a high added value exist or could appear. It will promote development of innovations in several RIS3 sectors, such as C.26 and C.27 (NACE classification).

The project is related to non-economic activity, and combines fundamental and industrial research. The research team will consist of senior and young researchers, STEM students, and industry experts. The total eligible cost is 651 600 EUR with ERDF contribution of 506 049 EUR. The duration of the project is 36 months (01.06.2025 – 31.05.2028). Mid-term of the project: 18 months after the start of the project.