Obecny globalny kryzys niedoboru półprzewodników trwa od 2020 roku i dotyka przede wszystkim branży motoryzacyjnej oraz innych związanych m.in. z produkcją sprzętu elektronicznego. Odpowiedzią na niego może być innowacyjny sposób przetwarzania półprzewodników współautorstwa mgr. Jakuba Józwowicza – studenta WAT. Pozwoli on na zwiększenie precyzji i wykluczenie strat jakości spowodowanych niezautomatyzowanym procesem mokrego trawienia.

Półprzewodniki to podstawa urządzeń elektrycznych używanych przez nas na co dzień. To substancje, które są dielektrykami – czyli w pewnych warunkach nie przewodzą prądu elektrycznego, a w innych stają się przewodnikami. Co ważne, ich zdolność przewodzenia może zależeć od wpływu pola elektrycznego czy wpływu cieplnych drgań sieci krystalicznej – czyli po prostu zmiany temperatury. Z półprzewodników tworzy się m.in. diody do obwodów elektronicznych, tranzystory i układy scalone. Obecnie znajdują się one praktycznie we wszystkich urządzeniach elektronicznych, np. komputerach, smartfonach lub samochodach, czy też optoelektronicznych.

Temat pracy #młodegoinnoWATora wyniknął z potrzeby udoskonalenia procesu przetwarzania półprzewodników – a konkretnie mokrego trawienia chemicznego warstw epitaksjalnych wykonanych ze związków półprzewodnikowych z grupy AIIIBV. Są dwie metody trawienia: „mokre” i „suche”. Pierwsza polega na „processingu” (z ang. przetwarzaniu), czyli trawieniu w wodnych roztworach kwasów, druga np. na obróbce mechanicznej czy za pomocą plazmy. Mokre metody trawień są szybkie, nie wymagają zaawansowanej i kosztownej aparatury próżniowej oraz nie powodują znaczącego pogarszania właściwości elektrooptycznych przyrządów półprzewodnikowych. „W małoseryjnej produkcji bardzo często wykonuje się proces mokrego trawienia chemicznego w sposób manualny. Jego rezultaty zależą od stanu psychofizycznego operatora, co wiąże się z niższą niż w rozwiązaniach zautomatyzowanych powtarzalnością i precyzją procesu. Wobec tego prawidłowa kontrola parametrów w czasie procesu jest warunkiem koniecznym w celu uzyskania żądanej głębokości w wyznaczonych obszarach przetwarzanego materiału, jak również minimalnej chropowatości powierzchni po trawieniu” – tłumaczy mgr Józwowicz.

#młodyinnoWATor pracuje pod opieką naukową dr. inż. Jacka Boguskiego – koordynatora zadań technologicznych w projekcie badawczym „Regionalnej Inicjatywy Doskonałości”, w skrócie RID. Środki z tego programu pozwoliły na zakup sprzętu, zatrudnienie w WAT jego promotora oraz zaangażować dr. inż. Sławomira Dyjaka i dr. inż. Michała Grązkę. Duży wkład miał dr inż. Jarosław Wróbel, który przekazał pomysł na sposób trawień. „W trakcie realizacji pracy dyplomowej pomoc mojego promotora była nieoceniona. Mogłem zawsze liczyć na wsparcie, wsparcie merytoryczne, doświadczenie z zakresu przetwarzania półprzewodnikowych warstw epitaksjalnych, a także wiedzę dotyczącą zjawisk chemicznych, obecnych w procesie mokrego trawienia chemicznego” – opowiada mgr Jakub Józwowicz.

Dzięki zaangażowaniu i poświęconej pracy #młodegoinnoWATora, jako współautor, opublikował artykuł „Badanie wpływu wybranych parametrów cyklicznego procesu mokrego trawienia chemicznego epitaksjalnych warstw InAs”. A także został współautorem zgłoszenia patentowego na „Urządzenie do wykonywania procesów mokrych trawień chemicznych”.

Jakub, zanim rozpoczął studia w Wojskowej Akademii Technicznej, jeszcze w technikum trafił na praktyki zawodowe właśnie do WAT. „Satysfakcja z poziomu przekazywanej wiedzy, podejście nauczycieli akademickich, a także możliwości rozwoju osobistego i zawodowego skłoniły mnie do wyboru studiów w Wojskowej Akademii Technicznej” – przyznaje #młodyinnoWATor i dodaje: „Sposób przekazywanej wiedzy oraz pasja, z jaką były prowadzone zajęcia w trakcie studiów, na Wydziale Nowych Technologii i Chemii na kierunku inżynieria materiałowa, dały mi bardzo wiele. Zaczęły interesować mnie zagadnienia takie jak np. wykonywanie produktów powszechnego użytku – od korkociągu po układy scalone, fizyka ciała stałego wraz z fizyką kwantową, krystalografia, czy też szeroko rozumiana optyka i fotonika”.

Po studiach magisterskich mgr Józwowicz, oprócz kariery zawodowej, rozważa dalszy rozwój naukowy. Jak przyznaje: „W najbliższym czasie chciałbym skupić się na pracy w tym samym obszarze moich zainteresowań co dotychczas, tzn. processingu. Zastanawiam się nad studiami doktoranckimi w formie wdrożeniowej, w celu wniesienia czegoś, być może nowatorskiego, do przemysłu półprzewodnikowego oraz poszerzenia swoich kompetencji naukowych, zawodowych, jak również specjalistycznych”.

#młodyinnoWATor jest najlepszym przykładem, że zaangażowanie i nauka przynoszą wymierne korzyści już podczas pisania pracy dyplomowej. A badania i obserwacje takich studentów mogą prowadzić do odpowiedzi na realne zapotrzebowania rynku.

Autor: Sebastian Jurek
fot. Katarzyna Puciłowska, Sebastian Jurek

Artykuł powstał w ramach cyklu #młodziinnoWATorzy, w którym prezentujemy projekty, prace naukowe i dyplomowe, nowoczesne rozwiązania ambitnych studentów Wojskowej Akademii Technicznej, dla których 100% to za mało.