Effektivare elbilsmotorer målet för EU-projekt

Kubisk kiselkarbid är ett idealt material för kraftelektronik i exempelvis elbilsmotorer. Hittills har det inte varit möjligt att tillverka materialet i rätt kvalitet. LiU-forskare deltar i ett nystartat Horizon 2020-projekt som ska lösa problemen.

Kubisk kiselkarbid

 Kubisk kiselkarbid av hög kvalitet tillverkas av LiU-forskare.

Professor Rositsa Yakimova, docent Mikael Syväjärvi och forskargruppen vid Avdelningen halvledarmaterial var tidigt ute med att kunna tillverka plattor av kubisk kiselkarbid av hög kvalitet. Tillsammans med tretton andra partners från sex europeiska länder plus Japan, ska de nu hitta verktyg som gör det möjligt att tillverka den kubiska kiselkarbiden på kisel, utan att det uppstår en mängd defekter.

Första gemensamma satsningen

Horizon 2020-programmet Challenge samlar Europas bästa forskare inom kiselkarbidområdet tillsammans med stora och små företag. Projektet leds från av Francesco La Via, vid italienska Consiglio Nazionale delle Ricerche och är fyraårigt.

Målet är att få fram ett fungerande material i halvledarfamiljen för nya kraftkomponenter som gör elbilsmotorer effektivare och ger mindre värmeförluster. Andra tänkbara applikationer är luftkonditioneringssystem och frysar.

– Vi är många som har forskat inom området, lite var för sig, men detta är första gången vi gör en samlad insats, säger Rositsa Yakimova.

Kraftelektronik en stor marknad

Förhoppningen är att ett tekniksprång som detta ska ha stor inverkan på framtidens marknad för kraftelektronik. För spänningar under 100 V passar elektronik i vanligt kisel bäst, en teknik som har minst 50 år på nacken. Vid höga spänningar, över 1200 V, finns det sedan några år elektronik på marknaden som är uppbyggd av hexagonal kiselkarbid 4H-SiC. Elektroniken är snabbare, men också dyrare. På en kostnadskänslig konsumentmarknad blir det problem och det är här den kubiska kiselkarbiden, 3C-SiC, kommer in.

Den är nämligen som mest effektiv - laddningsbärarna rusar fram som snabbast - i spänningar mellan 600 V och 1200 V. Den kubiska kiselkarbiden är kostnadseffektiv att tillverka, går att tillverka i stora plattor, wafers, och ger liten miljöpåverkan.

– Vi har efter många års forskning hittat en metod att ta fram kubisk kiselkarbid med få defekter och vårt material ska användas som referens. I projektet för kraftelektronik behöver kiselkarbiden kunna växas på exempelvis kisel, men vi tror att utvecklingen kan driva fram andra nischer där vår materialkvalitet har en fördel, säger Mikael Syväjärvi.

Hittills har defekter som uppstår i gränsskiktet mellan kiselkarbiden och kislet varit ett problem. Ett problem forskargrupperna bakom Challenge nu har fyra år och drygt 8 miljoner euro på sig att lösa.

Extern länk till Challenge

Kontakt

Fler nyheter om kiselkarbid

Forskning

Fler nyheter från LiU