Mar 21, 2019   11:21 a.m. Blahoslav
Academic information system

Summary of topics offered - Faculty of Electrical Engineering and Information Technology


Basic information

Type of work: Dissertation thesis
Topic: Vývoj a charakterizácia štruktúr MOS pre výkonové tranzistory na báze širokopásmových polovodičov
Title of topic in English: Development and characterization of MOS gate structures for power transistors based on wide band-gap semiconductors
State of topic: approved (prof. Ing. Daniel Donoval, DrSc. - Chairperson of Departmental Board)
Thesis supervisor: Ing. Milan Ťapajna, PhD.
Faculty: Faculty of Electrical Engineering and Information Technology
Supervising department: Institute of Electronics and Phototonics - FEEIT
Max. no. of students: --
Academic year:2019/2020
Proposed by: Ing. Milan Ťapajna, PhD.
External educational institution: Institute of Electrical Engineering of the Slovak Academy of Sciences
Annotation: Tému vypisuje Elektrotechnický ústav SAV, pozri PhD štúdium na www.elu.sav.sk. Napriek novej technológii, laterálne tranzistory na báze GaN už dnes prevyšujú parametre moderných Si súčiastok, vďaka čomu prevodníky s GaN prvkami dosahujú efektivitu prevodu až na úroveni 99%. Pri zvyšovaní výkonu prevodníkov však laterálne GaN tranzistory narážajú na obmedzenia v oblasti dosahovaných prierazných napätí (~1 kV), tepelných efektov, frekvenčnej disperzie a púzdrenia. Pre plné využitie potenciálu excelentných vlastností GaN materiálu je preto žiadúci vývoj vertikálnych konceptov GaN spínacích tranzistorov s hradlovou štruktúrou kov-oxid-polovodič (MOS). Ďalším sľubným materiálom pre realizáciu výkonových MOSFET-ov predstavuje -Ga2O3, ktorý dosahuje prierazné elektrické pole až 8 MV/cm. Cieľom dizertačnej práce bude vývoj technológie a detailná charakterizácia elektro-fyzikálnych vlastností MOS hradiel s 2-D a 3-D architektúrou pre výkonový GaN prípadne -Ga2O3 MOSFET. Pre tento účel bude potrebné získanie nových poznatkov o tvorbe a rozložení nábojov v MOS štruktúre a možností ich technologickej kontroly pre nastavenie prahového napätia tranzistotra a optimalizácia kvality rozhrania oxid/polovodič za účelom potlačenia nežidúcich nestabilít súčiastky. V práci budú využité moderné technologické postupy dostupné na Elektrotechnickom ústave SAV, detailná elektrická a štruktúrna charakterizácia a simulácie MOSFET štruktúr.
Annotation in English: Tému vypisuje Elektrotechnický ústav SAV, pozri PhD štúdium na www.elu.sav.sk. Despite its immaturity, lateral GaN heterostructure field-effect transistor (HFET) technology can nowadays over-perform state-of-the-art Si devices, so that converters with GaN devices reach conversion efficiency as high as 99%. However, further power boost of the lateral GaN HFETs faces limitations related to maximum operating blocking voltage (~1 kV), thermal effects, frequency dispersion, and packaging. To fully exploit the excellent properties of the GaN material, it is therefore necessary to develop new concepts for vertical GaN power transistors, e.g. metal-oxide-semiconductor FETs (MOSFETs). Also, owing to its high breakdown field (8 MV/cm), -Ga2O3 represents another promising wide band-gap material for processing of power MOSFETs. The goal of the PhD study will aim the technology development and detail characterization of MOS gate structure with 2-D and 3-D architecture for GaN and Ga2O3 based power MOSFETs. The research will focus on understanding the formation and distribution of charges in MOS gate structures, their technological control enabling adjustment of the transistor’s threshold voltage, and optimization of the oxide/semiconductor interface quality to suppress undesired device instabilities. The work will employ the state-of-the-art technologies available at IEE SAS, and combination of detail electrical and structural characterization of MOSFET structures and simulations.



Limitations of the topic

To sign up for a topic it is necessary to fulfil one of the following restrictions

Limit to study programme
The table shows limitations of study programme, field, track the student has to be enrolled in to be able to register for a given topic.

ProgrammeTrackTrack
D-EF Electronics and Photonics-- not entered -- -- not entered --