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Desenvolvimento de processos de fabricação de matrizes de sensores de infravermelho

Processo: 16/05516-3
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 20 de janeiro de 2017
Vigência (Término): 19 de janeiro de 2018
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica
Pesquisador responsável:Gustavo Soares Vieira
Beneficiário:Gustavo Soares Vieira
Anfitrião: Sanjay Krishna
Instituição-sede: Instituto de Estudos Avançados (IEAv). Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Local de pesquisa : Ohio State University, Columbus, Estados Unidos  
Assunto(s):Semicondutores   Infravermelho   Desenvolvimento de tecnologia   Processos de fabricação

Resumo

O presente projeto visa complementar o desenvolvimento de tecnologias de fabricação de sensores de infravermelho que vem sendo efetuado por uma rede de instituições de ensino e pesquisa no Brasil, adquirindo competência em uma etapa que atualmente não é possível executar no país, e estabelecendo a capacidade nacional (domínio do conhecimento por brasileiros ou residentes no Brasil) de efetuar todas as etapas de fabricação de uma matriz de plano focal, FPA, desses sensores. As tecnologias para sensores de infravermelho que vêm sendo desenvolvidas são as de sensores a poços quânticos, QWIP, sensores a pontos quânticos, QDIP, fotodiodos de InGaAs, e sensores biespectrais, com tecnologia mista. Quase todos os aspectos da produção desses sensores vêm sendo abordados, incluindo o projeto da sequência de camadas epitaxiais a ser crescidas, o crescimento epitaxial dessas camadas, o processamento do substrato crescido para gerar os dispositivos e a caracterização dos dispositivos finais. O principal gargalo atual para a obtenção de FPAs de infravermelho nacionais, prontas para serem inseridas no plano focal de um sistema óptico, está na infraestrutura necessária para o processamento do cristal semicondutor após o crescimento epitaxial, a conexão da matriz de sensores com uma matriz de pré-amplificadores de leitura (readout integrated circuit, ROIC), e o processo subsequente de enrijecimento da conexão (preenchendo os espaços vagos com um tipo de cola epóxi), afinamento do substrato e deposição de filme antirreflexo. Não existe atualmente no Brasil nenhum laboratório que reúna todos os quesitos necessários à confecção das FPAs desejadas. Mesmo para produzir as matrizes com baixo percentual de elementos funcionais, é necessário um conjunto de equipamentos que não possuímos em nenhum laboratório nacional no momento. A realização de todas as etapas do processamento pós-crescimento epitaxial, em um laboratório no exterior que possua toda infraestrutura necessária, permitirá acelerar o domínio dos processos envolvidos na fabricação das FPAs, e uma especificação mais precisa dos equipamentos a ser adquiridos futuramente para um laboratório brasileiro, e acelerar o processo de instalação dos equipamentos e implantação dos processos nesse laboratório nacional. Também se pretende comparar os dispositivos obtidos a partir de crescimentos epitaxiais efetuados no Brasil com os obtidos a partir de crescimentos epitaxiais efetuados no exterior. A confecção de FPAs, com crescimentos epitaxiais efetuados no Brasil, permitirá a comprovação física do domínio de todas as etapas da fabricação por brasileiros, fato que será elemento altamente persuasivo na negociação com possíveis investidores. A universidade escolhida possui um grupo ativo e reconhecido na área de desenvolvimento de sensores de infravermelho, com toda a infraestrutura necessária à fabricação das FPAs, e o grupo está disposto a receber o pesquisador em questão e dar acesso a toda a infraestrutura necessária às atividades propostas. O trabalho de um ano focará no domínio das técnicas de processamento pós-crescimento gerando as matrizes de sensores, e nos processos de conexão das matrizes de sensores aos ROICs, preenchimento dos espaços vazios entre as matrizes, afinamento do substrato e deposição de filme antirreflexo. Paralelo a isso, serão documentados os detalhes da infraestrutura necessária para executar essas tarefas. Serão processados tanto substratos crescidos na própria universidade, quanto crescidos no Brasil, gerando comparação do desempenho das matrizes. Além das tecnologias já abordadas na rede de pesquisa nacional, o pesquisador também desenvolverá trabalhos com sensores de infravermelho que utilizam superredes do tipo II, tecnologia apontada como tendo potencial para tornar-se a nova tecnologia dominante, mas que ainda encontra significativos desafios. Atualmente não existe nenhum grupo nacional desenvolvendo trabalhos experimentais com esse tipo de sensor. (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
BRAGA, O. M.; DELFINO, C. A.; KAWABATA, R. M. S.; PINTO, L. D.; VIEIRA, G. S.; PIRES, M. P.; SOUZA, P. L.; MAREGA, E.; CARLIN, J. A.; KRISHNA, S. Surface Passivation of InGaAs/InP p-i-n Photodiodes Using Epitaxial Regrowth of InP. IEEE SENSORS JOURNAL, v. 20, n. 16, p. 9234-9244, AUG.15, 2020. Citações Web of Science: 0.

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