Projektai

Įrangos, skirtos patobulinti itin jautrią grafeno technologija paremtą terahercų elektromagnetinės spinduliuotės detektavimo technologiją, įsigijimas (TeraGraph)

Projekto vykdytojas – Vilniaus universitetas (Fizikos fakultetas)

Projekto vadovas – dr. Kęstutis Ikamas

Projekto biudžetas – 278 095,33 Eurų

Projekto įgyvendinimo laikotarpis 2026 04 30 – 2026 12 31

Projekto kodas 10-093-K-0026

Projekto tikslas – Įsigyti įrangą, susijusią su Europos Sąjungos bendrosios mokslinių tyrimų ir inovacijų programos „Europos horizontas“ projektine paraiška „TeraGraph“, siekiant pagerinti vykdomų MTEP veiklų kokybę ir apimtį terahercinių technologijų srityje.

p>

Šiame projekteb> Perkama įranga yra susijusi su slenkstinį balą peržengusia (ESR priedas nr. 1 pridedamas prie PĮP) MSCA-DN projektine paraiška TeraGraph (Paraiškos nr. 101169339), kurioje Vilniaus universitetas dalyvavo koordinatoriaus statuse. Suplanuoti papildomi infrastruktūros pajėgumai yra kritiškai svarbūs tyrimų galimybių išplėtimui, rezultatų kokybės pagerinimui ir konkurencingumo padidinimui sekančiose europinio lygio MTEP paraiškose. Prašomas finansavimas yra grindžiamas Horizon programos projektine paraiška, kuri buvo pripažinta finansuotina: programa - Europos Horizonto programa (MSCA Doctoral Networks); paraiškos pavadinimas – „Exploration of novel graphene-based THz device concepts (involving mixed-technology approach) TeraGraph“; paraiškoje siektini tikslai - TeraGraph projekte buvo numatyta vykdyti MTEP veiklas, ir pagrindiniai Europos Horizonto projektinės paraiškos tikslai yra a) ištirti sub-THz ir THz grafeno rezonansinio tunelinio diodo osciliatorių įgyvendinimo galimybes, b) sukurti metodologiją, leidžiančią gaminti kompaktiškus terahercų spinduliuotės šaltinius, tinkamus praktiniam naudojimui, naudojant grafeno ant silicio technologiją, c) integruoti hibridines puslaidininkių/grafeno (ar panašias) struktūras, skirtas būsimiems itin greitų moduliatorių ir/ar jungiklių taikymam, d) išnaudoti grafeną ir kitas mažadimensines medžiagas kartu su klasikiniais puslaidininkiais terahercų elektroniniuose įrenginiuose, e) pademonstruoti sukurtų įrenginių įgyvendinamumą ir praktinį pritaikomumą, įdiegiant grafeno pagrindu sukurtas THz optoporų sistemas. Numatyti TeraGraph rezultatai, prie kurių priartėti padės šiame projekte numatyta pirkti infrastruktūros įranga: pasiūlyti sprendimus, atitinkančius naujos kartos technologinius poreikius praktinėse srityse, tokiose kaip itin aukšto dažnio ryšys ir THz jutikliai. Taip pat, išnagrinėti fundamentalius THz įrenginių fizikos ir technologijos klausimus, kuriuose naudojamos nanomedžiagos (ypač grafenas). Planuojama įsigyti įranga: šioje paraiškoje suplanuota įsigyti spektroskopinė įranga yra skirta elektromagnetinės spinduliuotės referentiniams matavimams atlikti. Numatyti spektroskopiniai prietaisai padengia tiek terahercinės, tiek gama spinduliuotės ruožus. i) Terahercinės spinduliuotės detektavimo sistema su detektavimo ruožo išplėtimo ir stiprinimo priedais skirta padengti pagrindinių TeraGraph paraiškos tikslų uždavinius, susijusius su grafeno detektoriais norima detektuoti elektromagnetine spinduliuote ir jos generavimu. ii) Rentgeno spindulių spinta yra susijusi su planuojamos teikti Horizon paraškos praplėstu uždaviniu nustatyti tiriamų grafeno jutiklių jautrį ir atsparumą įvairių ruožų jonizuojančiai spinduliuotei. Numatomi tyrimai įsigijus įrangą: bus nagrinėjami moksliniai reiškiniai, kurie iki šiol moksle nebuvo pakankamai ištirti atsižvelgiant į jų potencialą THz technologijai. Ypač pabrėžiami kvantiniai tuneliniai bei superlaidumo efektai grafeno struktūrose. Šie darbai suteiks naujų fundamentalių mokslo žinių ir, tikimasi, paskatins naujų idėjų generavimą kuriant THz spinduolius, itin jautrius detektorius ir moduliatorius. Kitos veiklos yra orientuotos į hibridines medžiagas ir įrenginių sistemas, kuriose grafenas derinamas su klasikiniais puslaidininkiais, siekiant pagerinti įrenginių veikimą (pvz., Šotkio diodų, moduliatorių) arba suteikti gerai žinomiems įrenginiams naujų funkcionalumų (pvz., itin jautrią THz fotodetekciją bei šviesa valdomus tranzistorius ir bangolaidžius, naudojant grafeno šviesos pralaidumo savybes). Planuojamos teikti paraiškos bei kiti įrangos naudotojai: įsigyjama įranga padės pateikti interdisciplininę EIC Pathfinder Open paraišką bendradarbiaujant VU Taikomosios elektrodinamikos ir telekomunikacijų institutui bei Lazerinių tyrimų centrui, kurie kartu sprendžia sudėtingoms problemoms skirtingose mokslo ir pramonės srityse kaip kvantinės ir telekomunikacijų technologijos, pažangiosios medžiagos ir kt. Numatomi ir kiti įrangos naudotojai, kurie galės prisijungti prie tyrimų bei pilotinių rezultatų generavimo. Numatyta įsigyti įranga gali būti dedikuota ir biofizikos krypties veikloms, todėl naudotojų ratas bei eksperimentų paskirties spektras bus neabejotinai praplėstas, kas dar labiau sustiprins MTEP veiklų galimybes. Tokiu būdu, TeraGraph paraiškoje numatyti grafeno jutiklių pritaikymai dar labiau prasiplės padidinant vystomos technologijos bei susijusios matavimų technikos reikalingumą. Projektas pagal savo pobūdį nepažeidžia horizontaliųjų principų ir neprieštarauja Jungtinių Tautų neįgaliųjų teisių konvencijos nuostatoms. Projekto įgyvendinimo metu nenumatoma jokių apribojimų, kurie turėtų neigiamą poveikį lygių galimybių ir nediskriminavimo dėl lyties, rasės, tautybės, kalbos, kilmės, socialinės padėties, tikėjimo, įsitikinimų ar pažiūrų, amžiaus, negalios, lytinės orientacijos, etninės priklausomybės, religijos ar kitų bruožų principams įgyvendinti. Projekte nenumatyta veiksmų, kurie turėtų neigiamą poveikį darnaus vystymosi principui įgyvendinti ar veiksmų, kurie turėtų neigiamą poveikį inovatyvumo (kūrybingumo) principui įgyvendinti (finansuojama veikla netiesiogiai prisideda prie šio principo įgyvendinimo, nes yra orientuota į mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros vystymą). Projekto įgyvendinimo metu nenumatyta veiksmų, kurie pažeistų PFSA nustatytų reikalavimų dėl atitinkamų Europos Sąjungos pagrindinių teisių chartijos nuostatų laikymąsi.

Struktūrinės fazės ir dinaminiai reiškiniai naujose hibridinėse perovskito struktūros ateities saulės elementų medžiagose

Projekto vykdytojas – Vilniaus universitetas

Projekto vadovas – prof. Robertas Grigalaitis

Projekto biudžetas – 150 000 Eurų

Projekto įgyvendinimo laikotarpis – 2019-2022 metai;

Pastaruosius keletą metų organinės-neorganinės hibridinės perovskito struktūros metilamonio švino halogenidų CH₃NH₃PbX₃ (X = I, Br, Cl) medžiagos sukėlė didžiulį susidomėjimą kaip perspektyvios medžiagos efektyvių ir nebrangių trečios kartos fotovoltinių modulių gamybai. Saulės modulių, pagamintų šių hibridinių junginių pagrindu, energetinis efektyvumas jau viršija 20% ir yra sąlygotas kelių specifinių fizikinių veiksnių, tokių kaip didelis absorbcijos koeficientas bei krūvininkų difuzijos ilgis, tinkamas draustinės juostos plotis, maža eksitonų ryšio energija ir išskirtinė defektų tolerancija. Hibridinių perovskitų sluoksniai gali būti lengvai pagaminami įprastinėje aplinkoje paprastais cheminiais metodais, taip žymiai sumažinant saulės elementų gamybos sąnaudas. Perovskito struktūra taip pat yra labai tinkama medžiagos savybių modifikavimui, visiškai arba dalinai pakeičiant cheminius elementus atitinkamuose šių junginių gardelės mazguose. Todėl vyksta intensyvūs tyrimai, siekiant atrasti dar veiksmingesnių ir stabilesnių medžiagų bei optimizuoti saulės elementų fotovoltinių modulių struktūrą. Kadangi daugumoje šių tyrimų yra tiriamos sluoksniuotų hibridinių perovskitų darinių ir surinktų fotovoltinių modulių prototipų charakteristikos, dažnai pabrėžiama, kad vienareikšmis gautų rezultatų interpretavimas yra gana sudėtingas, nes tūrinių hibridinių perovskito struktūros medžiagų savybės (defektų ekranavimas, feroelektrinės būsenos įtaka, eksitonų disociacijos efektai, krūvininkų rekombinacija ir kt.) vis dar nėra gerai ištirtos.

Projekto įgyvendinimo metu pirmą kartą išsamiai ištirsime dielektrinių savybių, struktūrinių fazinių virsmų ir molekulinės katijonų dinamiką vienfaziuose ir naujuose mišrios hibridinės perovskito struktūros medžiagų kristaluose. Sistemingas tyrimas leis nustatyti struktūrinių fazių pobūdį, stabilumą ir mikroskopinius mechanizmus naujuose hibridiniuose halogeniduose – medžiagose, kurios galėtų iš pagrindų pakeisti žaliosios energetikos sektorių.

Bešvinių PMUT tyrimas ir optimizavimas: nuo medžiagų iki įrenginių

 

Projekto vykdytojas – Vilniaus universitetas

Projekto vadovas – doc. Šarūnas Svirskas

Projekto biudžetas – 225 000 USD

Projekto įgyvendinimo laikotarpis – 2020-2023 metai;

Projekto metu bus kuriami novatoriški bešvinių ultragarsinių keitiklių prototipai, kurie atitiktų žaliosios energetikos koncepcijas. Projekte bus sintetinamos ir charakterizuojamos naujos bešvinės perovskito oksidų medžiagos. Žinant jų savybes ir pasitelkus kietojų oksidų reakcijas bus bandoma optimizuoti praktiniams taikymams svarbias savybes, kurios būtų tinkamas plonų pjezoelektrinių sluoksninių struktūrų gamybai.

Sėkmingam projekto įgyvendimui buvo sutelktos trijų mokslinių grupių, papildančių viena kitą, komanda. Partneriai iš Taivano turi didelę patirti modeliuojant ir projektuojant pjezoelektrinius keitiklius ir valdiklius. Mokslininkai iš Latvijos Universiteto Kietojo kūno fizikos instituto turi ilgametę patirtį sintetinant bešvinius perovskito oksidus, pasižyminčius geromis pjezoelektrinėmis savybėmis. Vilniaus Universiteto mokslininkai turi stiprią eksperimentinę bazę, kurioje galima charakterizuoti daugelį fizikinių savybių, kurios yra aktualios pjezoelektriniams taikymams. Šių trijų komandų sinergija leidžia pasiekti daug žadančių rezultatų, kurie yra sunkiai įgyvendinami dirbant atskirai.

Šio projekto tikslas yra sukurti platformą naujiems įtaisams, kurie būtų paremti bešviniais pjezoelektrikais.

Bepiločio orlaivio, skirto aptikti ir nukenksminti bepiločius orlaivius kūrimas

 

Projekto vykdytojas – Vilniaus universitetas

Projekto partneriai –VšĮ Kosmoso mokslo ir technologijų institutas, UAB "Žvelk aukščiau"

Projekto vadovas – Dr. Saulius Rudys

Projekto biudžetas – 700 000 Eurų

Projektas finansuojamas Europos regioninės plėtros fondo lėšomis pagal priemonės Nr.01.2.2-LMT-K-718 „Tiksliniai moksliniai tyrimai sumanios specializacijos srityje“ veiklą „Aukšto lygio tyrėjų grupių vykdomi moksliniai tyrimai“.

Projekto įgyvendinimo pradžia – 2018 m. sausio 8 d.; pabaiga – 2022 sausio 7 d.

Projekto tikslas: sukurti efektyvesnį, nei dabar egzistuojantys, sprendimą aptikti ir neutralizuoti bepiločius orlaivius.

Santrauka:
Bepiločių orlaivių (BPO) technologijų sritis yra ypatingai sparčiai besivystanti. BPO taikymo spektras nepaprastai platus- nuo paprasčiausio buitinių panaudojimo iki pačių sudėtingiausių mokslinių ar karinių taikymų. Deja, kaip ir bet kuri kita technologijų sritis, BPO naudojimas visuomenei suteikia ne tik naudos, bet kelia ir grėsmes. Ypač daug žalos gali padaryti BPO, atsidūręs oro uosto zonoje, per sieną gabenantis narkotikus BPO, ar kaip terorizmo įrankis naudojamas BPO. Reiktu pažymėti , kad BPO technologijos vystosi sparčiau, nei jų skrydžių kontrolės priemonės. Siūloma daug sprendimų aptikti ir nukenksminti BPO, tačiau visi šie sprendimai turi daug trūkumų. Esminė problema, susijusi su aptikimu yra ta, kad BPO yra maži, gali skleisti mažai elektromagnetinės ir akustinės spinduliuotės, silpnai atspindi radarų signalus. Nukenksminimo priemonės įprastai būna ant žemės ir veikia ribotu atstumu. Kaip nukenksminimo priemonę bandoma naudoti kitus BPO, taip išplečiant veikimo spindulį, tačiau susiduriama su priešiškų BPO aptikimo problema ir labai sunkiu nusitaikymu ir valdymu greitai kintant situacijai ore. Taigi, šiai dienai, neegzistuoja efektyvių BPO aptikimo ir nukenksminimo sprendimų. Projekto tikslas - sukurti efektyvesnį, nei dabar egzistuojantys, sprendimą aptikti ir neutralizuoti BPO. Tai bus pasiekta perkeliant į BPO – kitų BPO naikintuvą, radarą ir kitas aptikimo technologijas, taip pat ir nukenksminimo priemones. Bus siekiama sukurti nebrangų orlaivį, pritaikant modifikuotus masinės gamybos radarus. Pagrindinis iššūkis perkelti radarą į orlaivį su keliamąja galia iki 25-50 kg, sukurti patikimus priešiškų BPO lokalizacijos ir persekiojimo algoritmus, užtikrinti patikimą signalo perdavimą esant sudėtingai elektromagnetinei aplinkai, užtikrinti efektyvų priešiškų BPO neutralizavimo būdą.

Didelio kryptingumo elektroninis 250 gigahercų spinduliuotės šaltinis

Projekto vykdytojas – Vilniaus universitetas

Projekto vadovas –  dr. Kęstutis Ikamas

Projekto biudžetas – 100 000 Eur.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis – 2020-2021 m.

Terahercų (THz) dažnių sritis pasižymi plačia reiškinių įvairove ir gali būti panaudota įvairiose srityse, pvz.: medžiagotyra, saugumo technologijos, bevielės komunikacijos. THz sistemos dar nėra plačiai taikomos dėl esamų technologijų sudėtingumo, kainos ir eksploatacijos kaštų. Tikėtina, kad ši situacija pasikeis, nes šiuolaikinės silicio elektronikos gamybos technologijos įgalina kurti monolitinius mikrobangius integrinius grandynus, jau peržengiančius apatinę THz dažnių srities ribą.
VU taikomosios elektrodinamikos ir telekomunikacijų institute silicio elektronikos taikymo tyrimai THz dažniams atliekami jau nuo 2013 metų. Vykdytų projektų (VP1-3.1-ŠMM-07-K-03-040, S-LAT-17-3) rezultatai - sukurti lustai su 88GHz osciliatoriais bei dažnio dauginimu ir spinduliuojantys 250GHz. MITA TPP projektu siekta parengti kryptingą 250 GHz spinduliuotės šaltinį, MTEP klasifikacijoje atitinkantį šeštąjį etapą.

Sferinės anglies struktūros ir metamedžiagos efektyviam elektromagnetinės spinduliuotės ekranavimui

Projekto vykdytojas – Vilniaus universitetas

Projekto vadovas – dr. Jan Macutkevič

Projekto biudžetas – 400 000 Eur.

Projekto metu bus vystomos inovatyvios apsaugos technologijos (pvz., duomenų saugumas) pasitelkiant metapaviršių, turinčių pagerintas elektromagnetines savybes – mikrobangų absorbciją, dažnio dispersiją. Tokiais metapaviršiais siekiama efektyviai nukreipti aukšto dažnio signalus. Pagrindinis projekto tikslas yra suprojektuoti ir pritaikyti naujo tipo dirbtines magnetoeelektrines medžiagas tinkamas radijo ir mikrobangų technologijoms. Tam bus pasitelktos metamedžiagos pagamintos iš sferinių anglies pagrindu pagamintų struktūrų, kurios galėtų reaguoti tiek į elektrinio, tiek ir magnetinio EM lauko komponentes.

Kompozicinė netvarka bario titanate: gardelės dinamikos ir branduolių magnetinio rezonanso tyrimai

Projekto Nr. 09.3.3-LMTK-712-19- 0052

Projekto pavadinimas: 

„Kompozicinė netvarka bario titanate: gardelės dinamikos ir branduolių magnetinio rezonanso tyrimai“.

Projekto vykdymo laikotarpis: nuo 2020-08-24 iki 2022-08-23

Stažuotojas: doc. Šarūnas Svirskas

Stažuotės vadovas: prof. Vytautas Balevičius

Projekto tikslas: Bario titanatas (BTO) yra pirmasis neorganinis feroelektrikas. Nors nuodugniai tiriamas daugiau nei 50 metų, išlieka aktualus ir šių dienų technologijų kontekste. Išskirtinės dielektrinės savybės šią medžiagą padarė nepakeičiama elektronikos komponentų gamyboje. Panaudojant BTO, galima pagaminti didelės talpos ir mažų geometrinių matmenų daugiasluoksnius keraminius kondensatorius, be kurių neįsivaizduojama moderni elektronika. Viena iš patraukliausių BTO savybių yra lengvai chemiškai modifikuojama gardelė. Į perovskito gardelės mazgus galima įterpti įvairius priemaišinius jonus. Skirtingos priemaišos leidžia realizuoti įvairius funkcionalumus – pjezoelektrinį reiškinį, joninį laidį, didinti liekamąją poliarizaciją. Pasitelkiant šių dienų medžiagų inžinerijos technologijas, galima sinteti optimalių parametrų keramikas, tinkančias įvairiems praktiniams taikymams (nuo telekomunikacijų iki medicinos).

Deja, nėra vienareikšmiškai išaiškinta, kaip priemaišiniai jonai ir skirtinga jų koncentracija modifikuoja makroskopines bario titanato savybes. Įterpiant jonus į skirtingus perovskito mazgus, gaunamos unikalios feroelektrinių relaksorių savybės net ir nesant esminio ingrediento – krūvio netvarkos. Akivaizdu, kad lokalūs jonų poslinkiai sukuria konkuruojančias dipolines sąveikas, kurios nėra nuodugniai ištirtos bario titanate.

Postdoktorantūros stažuotėje bus siekama išsiaiškinti retųjų žemių ir pereinamųjų metalų jonų įtaką makroskopinėms dielektrinėms savybėms. Pasitelkus inovatyvius spektroskopinius metodus (infraraudonųjų spindulių, ramano ir branduolių magnetinio rezonanso spektroskopija), sutelktus saulėtekio slėnyje, bus tiriama gardelės dinamika ir priemaišinių jonų skirtinguose gardelės mazguose įtaka makroskopinėms medžiagų savybėms. Šie unikalūs tyrimai atskleis kaip priemaišiniai jonai sąveikauja su juos supančia aplinka.

Finansuojama iš Europos socialinio fondo investicijų veiksmų programos 9 prioriteto „Visuomenės švietimas ir žmogiškųjų išteklių potencialo didinimas“ 09.3.3-LMT-K-712 priemonės „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“.

Naujų kvazidvimačių feroelektrinių medžiagų tyrimai

Projekto Nr. 09.3.3-LMTK-712-19- 0046

Projekto pavadinimas: 

„Naujų kvazidvimačių feroelektrinių medžiagų tyrimai“.

Projekto vykdymo laikotarpis: nuo 2020-09-07 iki 2022-09-06

Stažuotoja: dr. Ilona Zamaraitė

Stažuotės vadovas: prof. Jūras Banys

Projekto tikslas: Tobulinti stažuotojo mokslinę kvalifikaciją tiriant naujai sintezuotus van der Waals tipo sluoksninius kristalus. Tikslui keliami uždaviniai: i) bendradarbaiujant su Europos ir JAV mokslo centrais sintezuoti naujus sluoksninius keturnarius fosforo chalkogenidų kristalus bei pasinaudojant Lietuvoje turima eksperimentine baze visapusiškai juos charakterizuoti; ii) įgyti eksperimentinio darbo patirties ir teorinių žinių susijusių su naujais charakterizavimo metodais.

Projekto idėja pagrįsta tuo, kad atradus naują medžiagą grafeną - vieno anglies atomo storio sluoksninę dvimatę (2D) medžiagą,- ir praėjus daugiau nei dešimt metų dvimačių (2D) medžiagų šeima pasipildė naujais nariais. Sėkmingai pritaikius patirtį ir žinias, įgytas tiriant grafeną, bei naudojantis tais pačiais gamybos metodais (mechaninis išsluoksniavimas, CVD ir kt.) susintezuoti nauji dvimačiai monokristalai pasižymintys unikaliomis savybėmis, kurios praplečia 2D medžiagų galimybes. Buvo atrastos tokios medžiagos kaip heksagoninis boro nitridas (h-BN), silicenas, germanenas ir kt. Be to, sluoksniniai puslaidininkiai (Bi2Se3, GaSe), oksidai (TiO2, MoO3) bei pereinamųjų žemių metalų dichalkogenidai (MoS2, WS2) ir trichalkogenidai (MnPS3, MnPSe3, CdPS3) taip pat priskiriami 2D struktūros medžiagoms. Keturnariai fosforo chalkogenidai yra dar viena sluoksninių medžiagų šeima, kurios pasižymi feroelektrinėmis-puslaidininkėmis savybėmis. Šios medžiagos gali būti užauginamos plonų plokštelių (nuo kelių atominių sluoksnių iki kelių mikronų dydžio) pavidalo. Sintezuojamos šios medžiagos buvo pradėtos gana seniai, pirmasis didelis mokslinis susidomėjimas jomis buvo atsiradęs tarp 1970-2000 m. dėl įdomios jų struktūros. Šiuo metu prasidėjus 2D medžiagų erai, sluoksniniai fosforo chalkogenidai nanolakštų pavidalo (~5 sluoksnių eilės) dažniau tyrinėjami dėl nesunkaus išsluoksniavimo iki 2D struktūros ir anksčiau aprašytų jiems būdingų savybių.

Finansuojama iš Europos socialinio fondo investicijų veiksmų programos 9 prioriteto „Visuomenės švietimas ir žmogiškųjų išteklių potencialo didinimas“ 09.3.3-LMT-K-712 priemonės „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“.

Nesintetintų multiferoinių fosfato matricų kompozitų gamyba ir tyrimai

Projekto Nr. 09.3.3-LMTK-712-19- 0146

Projekto pavadinimas: 

„Nesintetintų multiferoinių fosfato matricų kompozitų gamyba ir tyrimai“.

Projekto vykdymo laikotarpis: nuo 2020-09-01 iki 2022-08-31

Stažuotojas: dr. Artyom Plyushch

Stažuotės vadovas: prof. Robertas Grigalaitis

Projekto tikslas:  Pagaminti multiferoinius fosfato matricų kompozitus su feroelektriniais ir feromagnetiniais intarpais bei ištirti jų elektrines bei magnetines savybes ir įvertinti jų potencialą praktiniams taikymams. Projekto vykdymo metu bus sukurta nesinetintų multiferoinių kompozitų gaminimo metodika, kuri leis gaminti tiek tūrinius, tiek ir sluoksninius multiferoinius kompozitus nenaudojant aukštatemperatūrės sintezės ir taip išvengiant nepageidaujamų reakcijų tarp feroelektrinės ir feromagnetinės fazių. Projekto vykdymo metu stažuotės užsienio mokslo centruose metu stažuotojas įvaldys magnetoelektrinio efekto matavimo metodus, patobulins bei įgis naujų įgūdžių keramikų gamybos, bei jų pažangaus charakterizavimo srityse.

Finansuojama iš Europos socialinio fondo investicijų veiksmų programos 9 prioriteto „Visuomenės švietimas ir žmogiškųjų išteklių potencialo didinimas“ 09.3.3-LMT-K-712 priemonės „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“.

Memristorinių deguonies sluoksnių plačiajuosčiai impedanso tyrimai

 

 

 

 

 

 

 

 

Projektas finansuojamas pagal Lietuvos-Šveicarijos bendradarbiavimo programos, kuria siekiama sumažinti ekonominius ir socialinius skirtumus išsiplėtusioje Europos Sąjungoje, projekto sutartį Nr. CH-3-ŠMM-02/06.

Projekto pavadinimas: Memristorinių deguonies sluoksnių plačiajuosčiai impedanso tyrimai

Projekto akronimas: BISMOF

Projekto pradžia: 2016 m. sausio mėn. 1 d.

Projekto pabaiga: 2016 m. rugsėjo mėn. 30 d.

Bendras biudžetas: 151 229 EUR 24 cnt.

Projektą vykdo VILNIAUS UNIVERSITETAS (projekto vadovas T. Šalkus) ir EIDGENÖSSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZÜRICH (prof. J.L.M. Rupp).

Projekto santrauka

   Projektas yra skirtas deguonies plonųjų sluoksnių gamybai PLD metodu ir jų išsamiems tyrimams impedanso spektroskopija. Projektas bus įgyvendinamas dėka keturių Lietuvos mokslininkų stažuočių Šveicarijoje, kur jie, vadovaujami ir patariami šveicarų, pagamins stroncio titanato ir gadoliniu praturtinto cerio oksido plonuosius sluoksnius bei paruoš elektrodus šių sluoksnių elektriniams tyrimams. Impedanso spektroskopijos matavimai bus atliekami aukštuosiuose elektrinių laukų dažniuose (iki 10 GHz) Lietuvoje, šiuo tikslu modifikavus plačiajuostį impedanso spektrometrą.
   Šie sluoksniai potencialiai gali būti pritaikyti naujos kartos atminties elementų - memristorių, gamyboje. Pagrindinis šio projekto tikslas yra išsiaiškinti memristorinio elemento persijungimo fizikinę prigimtį. Be to, Vilniaus universiteto grupės tyrėjai Šveicarijoje bus apmokyti dirbti su sudėtinga PLD aparatūra ir charakterizuoti pagamintus sluoksnius, kas turėtų itin pasitarnauti šios srities mokslo raidai Lietuvoje. Projekto įgyvendinimo pabaigoje Vilniuje bus suorganizuotas mokslinis seminaras visiems pasiektiems rezultatams apibendrinti.

Pasiekimai

   Įgyvendinant stažuotes Šveicarijoje PLD metodu buvo pagaminti stroncio titanato (STO) ir gadolinio cerio oksido (CGO) plonieji sluoksniai. Naudojant fotolitografiją, buvo suformuoti specifinės geometrijos platinos elektrodai. Plonasis sluoksnis kartu su elektrodais veikia kaip memristorius.

Memristoriaus prototipas, pagamintas vykdant šį projektą (dešinėje) ir standartinis 1,6 mm ilgio SMD rezistorius.

 

Toliau projekte buvo tiriamos pagamintų bandinių elektrinės savybės. Sluoksnių atsakas į pjūklo formos įtampos kitimą laike rodo memristorinių savybių, t.y. jų voltamperinėse charakteristikose buvo stebėta memristoriams būdinga histerezė.

CGO sluoksnio ciklinės voltametrijos kreivės. Mėlyni taškai rodo įtampos didinimą, o raudoni - mažinimą. Šios kreivės yra būdingos memristoriams.

 

  Deguonies sluoksnių impedanso spektroskopiniai tyrimai aukštuosiuose dažniuose buvo atlikti pirmą kartą. Kompleksinėje impedanso plokštumoje buvo stebėtas pusapskritimis, susijęs su deguonies jonų relaksacijos procesu sluoksnyje. Iš impedanso spektrų buvo nustatyti CGO sluoksnio laidumo priklausomybės nuo temperatūros. Arenijaus grafikas (laidumo logaritmo priklausomybė nuo atvirkštinės temperatūros) rodo, kad gautas sluoksnio laidumas yra labai artimas tos pačios cheminės sudėties keramikos kristalitiniam laidumui.

 

CGO plonojo sluoksnio impedanso spektras kompleksinėje plokštumoje (kairėje) ir temperatūrinė laidumo charakteristika (dešinėje).

 

Išvados

Lietuvos mokslininkai įsisavimo STO ir CGO plonųjų sluoksnių auginimo technologines sąlygas PLD metodu.

Buvo pagaminti atskiri bandiniai panaudojant STO ir CGO plonuosius sluoksnius bei šie bandiniai yra tinkami impedanso spektroskopiniams eksperimentams atlikti aukštuosiuose dažniuose.

STO ir CGO plonųjų sluoksnių su besikryžiuojančiais elektrodais ciklinės voltametrijos eksperimentai parodė, kad tokie bandiniai turi memristorinių savybių.

Buvo modifikuotas aukštadažnis impedanso spektrometras, modifikacija leido impedanso matavimo metu pridėti nuolatinę įtampą.

CGO plonųjų sluoksnių impedanso spektruose buvo stebėta relaksacinio tipo elektrinių parametrų dispersija. CGO sluoksnio laidumas buvo labai artimas tūriniam tokios pat sudėties keramikos laidumui.

Šveicarijos–Lietuvos Ferroelektrikai: Valdomi vidiniai laukai energijos gavimui / medicininei diagnostikai / taikymams mikroelektronikoje

Mikrobanginės spektroskopijos laboratorija gavo finansavimą Lietuvos ir Šveicarijos  bendradarbiavimo programos, kuria siekiama sumažinti ekonominius ir socialinius skirtumus išsiplėtusioje Europos Sąjungoje, rėmuose pagal projekto sutartį Nr. CH-3-ŠMM-01/02.

Projekto pavadinimas:
Šveiarijos –Lietuvos Ferroelektrikai: Valdomi vidiniai laukai  energijos gavimui / medicininei diagnostikai / taikymams mikroelektronikoje.
Projekto trumpinys: SLIFE.
Projekto pradžia – 2012 gruodžio 1, pabaiga – 2016 kovo 31. Projekto biudžetas: 2,488,955 LTL

Šis projektas vykdomas trijų partnerių: Vilniaus universiteto (J. Banys), Kauno technologijos universiteto (R. Kažys) ir Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (N. Setter).

Mūsų partnerių projekto tinklalapiai:
http://lc.epfl.ch/cms/lang/en/pid/103841
http://ktu.edu/umi/turinys/slife

Projekto santrauka:

Feroelektrikai yra plačiai paplitusios medžiagos, naudojamos moderniose technologijose. Nepaisant to, šiuo metu kyla poreikis plėsti jų funkcionalumą tokiose srityse, kaip medicinos diagnostika (pjezoelektrinis efektas), mikroelektronika ir komunikacijos (feroelektrinė histerezė bei dielektrinės savybės), energijos surinkimas (pjezoelektrinis, piroelektrinis bei fotovoltinis efektai).

Feroelektra yra kai kurių polinių medžiagų savybė keisti savaiminės poliarizacijos orientaciją išoriniame elektriniame lauke. Realios feroelektrinės medžiagos pasižymi vidiniais elektriniais laukais, susikuriančiais dėl baigtinių matmenų, įkrautų defektų bei medžiagos nehomogeniškumų, kurie dar labiau išryškėja plonuose sluoksniuose. Šie neišvengiami efektai dažnai yra nepageidaujami, sukelia medžiagų savybių degradaciją.

Kai kurie pastarųjų metų tyrimai parodė, kad medžiagų savybės (piezoelektrinės, dielektrinės, fotovoltinės), atsirandančios dėl vidinių laukų egzistavimo, gali būti netgi geresnės, jei vidiniai laukai yra tinkamai panaudojami. Tai paskatino mus pasiūlyti šį projektą, kuriame mūsų bendra kompetencija bus nukreipiama geresniam vidinių laukų feroelektrikuose supratimui ir panaudojimui pagerinti jų funkcionalumui.

Darbo programa yra tokia: ploni feroelektriniai sluoksniai bus pagaminti Lozanoje ir Vilniuje, kristalai bus perkami. Vidiniai laukai plonuose sluoksniuose bus kuriami priemaišomis, pagrindo ir elektrodų variacijomis bei auginimo protokolais. Specialios poliarizavimo procedūros bus panaudotos tiek kristalams, tiek ir ploniems sluoksniams. Charakterizavimas bus atliekamas Lozanoje (lokalus charakterizavimas pažangiais skanuojančios jėgos mikroskopijos metodais bei išsamūs elektrinių/fotoelektrinių savybių tyrimai, susieti su teorija bei modeliavimu), Vilniuje (dielektrinė spektroskopija, piroelektriniai ir pjezoelektriniai tyrimai) bei Kaune (pjezoelektrinis bei ultragarsinis charakterizavimas). Demonstraciniai maketai bus kuriami Lozanoje (fotovoltinis), Vilniuje (derinamų dielektrinių savybių) ir Kaune (pjezoelektriniai) panaudojant naujas medžiagas, sukurtas projekto metu bei bendrą supratimą, įgytą projekto partnerių.