Fotonikos ir Nanotechnologijų Institutas

Galio nitrido monolitinė integraciją į silicį – žingsnis naujos kartos fotonikos ir elektronikos link

Vilniaus universiteto Fotonikos ir nanotechnologijų instituto tyrėjai, bendradarbiaudami su Kauno technologijos universiteto Medžiagotyros institutu, atliko svarbius tyrimus puslaidininkių technologijos srityje. Tyrimo metu buvo parodyta galio nitrido epitaksijos galimybė ant silicio, taikant skandžio oksido (Sc₂O₃) tarpsluoksnį.

Silicis (Si) ir galio nitridas (GaN) yra du pagrindiniai puslaidininkiai, kurie dažniausiai yra sutinkami šiuolaikinėje elektronikoje. Tyrimo metu gauti pasiekimai gali atverti kelią didelės galios ir aukšto dažnio GaN prietaisų kombinavimui su mažos galios silicio elektronika viename luste. Tokia technologija leistų išvengti sujungimų laidais, kurie sukelia elektrinius nuostolius ir triukšmus.

Atliktame darbe buvo parodyta, kad taikant epitaksijos iš metalorganikos garų fazės (MOVPE) metodą galima užauginti vienos kristalinės orientacijos, be įtrūkimų GaN sluoksnius ant silicio. Tyrimo metu tam tikrame auginimo parametrų intervale buvo identifikuotas kubinės GaN kristalinės struktūros susidarymas. Tokia GaN struktūra turi pranašumų prieš heksagoninę struktūrą, nes pasižymi didesniu krūvininkų judrumu ir neturi poliarizacijos sukurto vidinio elektrinio lauko. Šios kristalo savybės, galėtų pagerinti elektroninių ir fotoninių prietaisų efektyvumą.

🧪 Tyrimas atliktas įgyvendinant Lietuvos mokslo tarybos remiamą projektą „III grupės nitridų epitaksija per grafeną ant silicio su joninio ryšio metalo oksidais kieto kūno fotonikai“.

📘 Publikuota žurnale Scientific Reports: Grinys, T., Kadys, A., Malinauskas, T., Lapukas, P., Podlipskas, Ž., Gudaitis, R., & Meškinis, Š. (2025). Scientific Reports, 15, 27316. DOI: 10.1038/s41598-025-12904-9
👉 https://doi.org/10.1038/s41598-025-12904-9

👏 VU FNI tyrėjai (vad. dr. K. Kazlauskas) kartu su kolegomis iš Barselonos medžiagų mokslo instituto, Katalonijos bioinžinerijos instituto, Katalonijos politechnikos universiteto, Kiūšiū universiteto (Japonija), Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar universiteto (Turkija), Šiaurės Karolinos valstybinio universiteto (JAV) bei Chalmers Technologijos universiteto (Švedija) pademonstravo neinvazinį metodą, leidžiantį optiniu būdu kontroliuoti buožgalvių širdies ritmą.

🐸 Projekto metu VU FNI komanda tyrė naujus fotosensibilizatorius – molekules, gebančias sugerti artimąją infraraudonąją (NIR) šviesą, generuoti ilgai gyvuojančias tripletines būsenas ir perduoti sukauptą energiją kitoms funkcinėms molekulėms. Žurnale Nature Communications publikuotas tyrimas atskleidė, kad tokiu būdu galima fotoaktyvuoti vaisto molekulę: jos struktūra pakinta (įvyksta fotoizomerizacija), ir ji tampa biologiškai aktyvi. Šis mechanizmas atveria galimybę valdyti biologinius procesus gyvuose organizmuose naudojant mažo intensyvumo NIR šviesą, kuri pasižymi gera skvarba biologiniuose audiniuose.

Tyrimai atlikti įgyvendinant Lietuvos Respublikos švietimo, mokslo ir sporto ministerijos „Universitetų ekscelencijos iniciatyvos“ programą, pagal sutartį su Lietuvos mokslo taryba (Nr. S-A-UEI-23-6).

🔗Nuoroda į tyrimą pateikiama komentaruose.