Wciąż rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną przy kurczących się zasobach naturalnych i relatywnie wciąż wysokich kosztach energii odnawialnej, w centrum uwagi stawia obecnie kwestię bardziej efektywnych metod pozyskiwania i gospodarowania energią. W tej sytuacji elektronika mocy może zostać wykorzystana do oszczędnego zarządzania energią elektryczną. Od ponad 40 lat elektronika mocy opierała się na przyrządach wytwarzanych na bazie krzemu. Dotarły one jednak już do limitu swoich możliwości. W związku z tym przewiduje się, że przyszłość elektroniki mocy będzie opierała się na zupełnie nowych materiałach i przyrządach. Do tej klasy nowych materiałów i przyrządów należą azotek galu i tranzystory HEMT (High Electron Mobility Transistors) na bazie heterostruktury AlGaN/GaN.

Tranzystory są podstawowymi elementami układów komputerowych i elektronicznych. Obecnie liczbą tranzystorów w procesorach wynosi powyżej jednego miliarda. Również z roku na rok rośnie liczba i zapotrzebowanie na tranzystory w domowych i przemysłowych urządzeniach elektrycznych. Dlatego badania nad nowymi technologiami tranzystorów są ważne z praktycznego punktu widzenia. Celem projektu jest modelowanie i opracowanie konstrukcji tranzystorów polowych na bazie heterostruktury AlGaN/GaN na podłożu krzemowym przeznaczonych do zastosowań w elektronice mocy. Opracowane zostaną dwie konstrukcje tranzystorów, normalnie włączony (tranzystor jest w stanie włączenia dla zerowego napięcia bramki) oraz normalnie wyłączony (tranzystor jest w stanie wyłączenia dla zerowego napięcia bramki). Praca w trybie normalnie wyłączonym jest preferowana dla przyrządów elektroniki mocy, ponieważ powoduje znaczne uproszczenie projektów obwodów i poprawę niezawodności systemów elektronicznych. Wykonane demonstratory tranzystorów będą się charakteryzować wysokim napięciem przebicia powyżej 600V oraz niską rezystancją w stanie włączenia, zapewniającą wartość prądu drenu na poziomie co najmniej 200mA/mm. W celu zapewnienia pracy w trybie normalnie wyłączonym zostanie opracowana konstrukcja tranzystorów z bramką typu MIS (metal-izolator-półprzewodnik) oparta o warstwy dielektryczne o dużej stałej przenikalności elektrycznej (np. HfO₂, Al₂O₃), która zapewni wysokie napięcie włączenia i jednocześnie małe straty związane z niskim prądem upływu bramki. W podstawowej konstrukcji tranzystorów HEMT AlGaN/GaN na podłożu krzemowym przeznaczonych do zastosowań w elektronice mocy, wysokie napięcie przebicia uzyskiwane jest przez zwiększenie odległości pomiędzy elektrodami bramki i drenu. Wprowadza to jednak dodatkowe straty energii związane ze zwiększaniem się rezystancji w stanie włączenia wraz ze zwiększaniem się wymiarów przyrządów. W projekcie zostaną opracowane nowe innowacyjne konstrukcje tranzystorów, które zapewnią wysoką wartość napięcia przebicia przy jednoczesnej niskiej wartości rezystancji w stanie włączenia (zapewniając niskie straty podczas przełączania przyrządu). Zastosowanie optymalnej struktury pozwoli na takie rozłożenie natężenia pola elektrycznego, aby największa jego wartość wypadała na krawędzi metalizacji drenu, a nie jak w konwencjonalnym tranzystorze HEMT w pobliżu bramki. Zapobiegnie to zniszczeniu przyrządu wywołanemu przebiciem elektrody bramki.

W aspekcie ekonomicznym poważną zaletą proponowanych w projekcie rozwiązań jest możliwość wytwarzania struktur tranzystorów HEMT o bardzo dobrych właściwościach elektrycznych na podłożach krzemowych o dużych średnicach. Zmniejsza to w istotny sposób koszty wytwarzania przyrządów w porównaniu do konkurencyjnej technologii na bazie węglika krzemu. Z drugiej strony umożliwia to również integrację technologii tranzystorów mocy z azotku galu z dostępnymi rozwiązaniami znanymi z platformy krzemowej co przyniesie dalsze obniżenie kosztów wprowadzania nowej technologii na rynek i podniesie jej konkurencyjność.

Opracowane w ramach projektu tranzystory HEMT AlGaN/GaN mogą być zastosowane w ogromnej liczbie urządzeń m.in. w zasilaczach UPS, rozproszonych lokalnie sieciach elektrycznych dla budynków i mieszkań, silnikach i napędach, pojazdach elektrycznych i hybrydowych, elektrycznych urządzeniach domowych, telekomunikacji, kolejnictwie, maszynach roboczych, inwerterach, czy przetwornicach. Ze względu na duże zapotrzebowanie na te urządzenia w naszym społeczeństwie, opracowane w ramach projektu innowacyjne technologie w dziedzinie elektroniki mocy znacznie przyczynią się do rozwiązania problemów związanych z oszczędzaniem energii i obniżeniem kosztów przez zmniejszenie strat i miniaturyzację urządzeń elektrycznych.