BME Fizikai Tudományok Doktori Iskola
PhD témajavaslat

A témavezető neve: Volk János
- munkahelye: MTA EK MFA
- beosztása: tudományos főmunkatárs
- tudományos fokozata: PhD
- email címe: volk.janos@energia.mta.hu
A konzulens neve: Csonka Szabolcs
- tanszéke: BME TTK, Fizika Tanszék
- beosztása: egyetemi docens
- tudományos fokozata: PhD
- email címe: csonka@mono.eik.bme.hu
A doktori munka készítésénak helye és címe:
MFA Mikrotechnológia Osztály
1121 Budapest, Konkoly-Thege M. út 29-33
A kidolgozandó feladat címe: Nanoszál vezérelt vegyületfélvezető tranzisztor alapú érzékelők
A téma rövid leírása, a megoldandó legfontosabb feladatok felsorolása:

A félvezető heteroátmeneteken kialakított kétdimenziós elektrongáz (2DEG) számos olyan fizikai tulajdonsággal rendelkezik (magas mozgékonyság, erős elektron korreláció stb.), mely a kísérleti kvantumfizika és több modern elektronikai eszköz számára egyaránt fontos. Szemben a hagyományosnak tekinthető AlGaAs/GaAs heteroátmenetekkel, a wurtzit kristályszerkezetű AlGaN/GaN rétegszerkezetekben nincs szükség kémiai adalékolásra. A GaN felületén jelenlévő nagy sűrűségű 2DEG az AlGaN-re jellemző erős spontán polarizáció és a két anyag közötti rácsállandó illesztetlenség hatására létrejövő piezoelektromos polarizáció eredménye. Ebből adódóan a töltéshordozó koncentráció a szokásos kapuelektródán kívül egy külső mechanikai ingerrel vagy elektromos töltéssel lokálisan is megváltoztató, ami az alatta kialakított tranzisztor szerkezet elektromos áramának mérésével rendkívül érzékenyen detektálható.    

Jelen munka célja, hogy a AlGaN/GaN heteroátmenetes térvezérelt tranzisztorok (H-FET) csatornájára ZnO nanoszálakat növesztve az eszköz nyelő-forrás (drain-source) áramát mechanikai vagy elektrokémiai úton vezéreljük. Ily módon egyedi nanoszálak növesztésével egy új típusú, minden korábbinál kisebb integrált irányfüggő erőmérő (Force-FET) hozható elvben létre. Hasonló módon, nem feltétlenül egyedi, de nagy fajlagos felületű nanoszál tömbök létrehozásával rendkívül érzékeny elektrokémiai vagy biológiai érzékelés valósítható meg.

A munka az alábbi részfeladatokból áll: i) nanoszálak pozícionált növesztésének kidolgozása H-FET csatorna felületén; ii) a létrejövő eszköz elektromos minősítése; iii) a mechanikai és kémiai érzékelés demonstrálása; iv) az eszköz anyagi és geometriai paramétereinek optimalizálása, ill. az elérhető érzékenység és a működési határok feltérképezése; v) az eszköz elméleti szimulációja véges elem módszerrel. Ehhez az összetett munkához ­­– a külföldi kutatási partnerek által készített AlGaN/ GaN heteroátmeneteken kívül – minden mintakészítési és minősítő technika az intézeten belül elérhető: elektronsugaras és fotolitográfia, reaktív ionmaró, fémleválasztó vákuum berendezés, vezetési tulajdonságok mérésére alkalmas atomi erőmikroszkóp (c-AFM), pásztázó elektronmikroszkóp mikromanipulátorokkal stb.. Az elvégzendő kutatási téma részben kapcsolódik a 2016-2019. között futó „Korszerű funkcionális anyagok hálózatba szervezhető autonóm érzékelőkhöz (KoFAH)” c. hazai MKFIH/NVKP16 projekthez.

A jelentkezővel szemben támasztott elvárások:

alkalmazott fizikus, kutatófizikus vagy villamosmérnöki MSc fokozat; angol nyelvtudás; szilárdtestfizikai és félvezetőfizikai ismeretek; érzék és kitartás kísérleti munkához

Nyilatkozat: A fenti munkahelyen a javasolt témában kutatás feltételei biztosítottak, a téma meghirdetését a munkahelyi vezető jóváhagyta.
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Természettudományi Kar
1111 Budapest, Műegyetem rakpart 3. K épület I. em. 18.
www.ttk.bme.hu