Doktorsvörn í eðlisfræði - Rabia Yasmin Khosa

Doktorsefni: Rabia Yasmin Khosa

Heiti ritgerðar: Rafmælingar á torleiðurum til notkunar í rafsviðssmárum gerðum í kísilkarbíði

Andmælendur:

Anders Hallén, prófessor við Konunglega Tækniháskólann í Svíþjóð.

Sigurður Ingi Erlingsson, dósent við Háskólann í Reykjavík.

Leiðbeinandi: Einar Örn Sveinbjörnsson, prófessor við Háskóla Íslands

Aðrir í doktorsnefnd: Hafliði P. Gíslason, prófessor við Háskóla Íslands og Dr. Kristján Leósson hjá Nýsköpunarmiðstöð Íslands.

Doktorsvörn stýrir: Oddur Ingólfsson, deildarforseti Raunvísindadeildar.

Ágrip af rannsókn: Aflrafeindatæknin í dag byggir að miklu leyti á rafsviðssmárum (MOSFET) sem gerðir eru í hálfleiðaranum kísli (Si). Sú tækni hefur verið bestuð undanfarna áratugi og nú er svo komið að það eru efniseiginleikar kísilsins sem takmarka straumgetu og spennuþol þessara íhluta. Á síðustu árum hafa hins vegar komið fram á sjónarsviðið nýjir smárar sem gerðir eru í hálfleiðaranum kísilkarbíði (SiC) sem hafa betri nýtni en hefðbundnir kísilsmárar og leiða til umtalsverðs orkusparnaðar. Fram að þessu er þó einungis unnt að nota SiC smárana við mjög háar spennur (> 900 V). Megnið af þeim rásum sem notaðar eru í aflrafeindatækni vinna hins vegar með spennur á bilinu 400-600 V og þar eru SiC smárarnir ekki samkeppnishæfir. Ástæðan er ekki tengd efniseiginleikum kísilkarbíðsins heldur því hvernig samskeyti SiC myndar við einangrandi efnið kísildíoxíð (SiO2) sem nauðsynlegt er til stýra smáranum. Straumgeta smárans takmarkast af því að veilur á SiO2/SiC samskeytunum hremma rafeindir sem eru á leið í gegnum smárann sem veldur því að straumurinn er um þrefalt lægri en búast má við ef samskeytin væru gallalaus. Reynt hefur verið að leysa þetta vandamál síðustu 20 árin en ekki tekist enn sem komið er. Í þessu rannsóknarverkefni er markmiðið að leysa þetta með því að rækta aðra einangrara: álnítríð (AlN) eða áloxíð (Al2O3) ofan á SiC í stað SiO2. Niðurstöður þessa verkefnis gefa tilefni til bjartsýni þar sem fjöldi veilna á AlN/SiC og Al2O3/SiC samskeytunum er mun minni en á hefðbundnum SiO2/SiC samskeytum. Einnig tókst að auka spennuþol þessara samskeyta með því að bæta við einangrandi lögum ofan á Al2O3 og AlN lögin. Hins vegar er þörf á að leita leiða til að auka spennuþol samskeytanna enn frekar ef þessir einangrarar eiga að geta tekið við hlutverki kísildíoxíðs í aflsmárum.

Um doktorsefnið: Rabia Yasmin Khosa er fædd 1 júlí 1988 í Dera Ghazi Khan í Pakistan. Hún lauk B.Sc. prófi í eðlisfræði +arið 2007 frá B.Z.U Multan University, MS prófi í tæknilegri eðlisfræði frá Verkfræði- og Tækniháskólanum í Lahore árið 2010 og M.Phil prófi í tæknilegri eðlisfræði frá sama skóla árið 2013. Hún hóf doktorsnám í eðlisfræði við Háskóla Íslands haustið 2014.

Facebook viðburður