Schottky-dioder tillverkade i Nanotekniklaboratoriet på institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap – MC2 – blir ett viktigt bidrag till vädersatellitprojektet MetOp, med planerad uppskjutning 2019. Dioderna levererades till Omnisys Instruments i maj.
Det var ett framgångsrikt slut på en femårig resa ledd av Vladimir Drakinskiy och Peter Sobis, och det senaste exemplet på nyttiggörande av forskningsresultat från institutionen. "Vi är väldigt stolta över vår framgång och ser redan effekterna i kommande projekt med den Europeiska rymdorganisationen (ESA)", säger Vladimir Drakinskiy.
Satellitprojektet MetOp är ett av ESA:s största projekt. Förutom att förbättra observationerna av den första MetOp-generationen och observera nederbörd och cirrusmoln kommer det också att ytterligare uppgradera väderprognoser och klimatövervakningen från rymden i Europa och över hela världen. Projektet kommer att ge fördelar från och med 2022, och vässa prognoserna ännu mer.
Vladimir Drakinskiy är forskningsingenjör på avdelningen för terahertz- och millimetervågsteknik (TML), och ansvarar för Schottky-diodprocesslinjen på MC2. I det här projektet har han samarbetat med Peter Sobis, gästforskare på TML och FoU-rådgivare på Omnisys Instruments, ett av Sveriges ledande rymdbolag med nära kopplingar till Chalmers. TML har, i nära samarbete med Omnisys, ökat Chalmers Schottky-dioders tekniska mognad för att bättre möta de höga kraven för rymdapplikationer.
– Vi har skapat en väl fungerande samarbetsplattform som effektivt kan bygga vidare på idéer och kunnande i en forskningsmiljö som den på Chalmers, till att utveckla och skapa konkurrenskraftiga produkter hos svensk industri, bland annat för den kommersiella rymdmarknaden, säger Peter Sobis i en kommentar.
Vi fick chansen att ställa några frågor till Vladimir Drakinskiy om projektet, och hans egna och Peter Sobis insatser.
Kan du berätta lite om vad som har hänt?
– De senaste aktiviteterna har inneburit granskningar och revisioner av ESA och Airbus, som vi också samarbetar med i projektet. Det har inkluderat Chalmers Schottkyprocess, Nanotekniklaboratoriet på MC2 och leverans av rymdkvalificerade komponenter till Omnisys Instruments inom ramen för MetOp SG-programmet, säger Vladimir.
Vad är en Schottkydiod?
– Schottkydioden är en väldigt snabb tvåkompenseringsanordning bestående av en halvledare till metallgränssnitt. Halvledaren är i detta fall ett dopat GaAs-material med ett Titanium-Platinum-Gold-metallgränssnitt på toppen. Enheten kan användas för att generera och känna av mikrovågs- och terahertzstrålning. I detta fall, för att karakterisera olika syre- och vattenledningar, som är en del av terahertz-frekvensspektrumet.
Vad är bakgrunden till allt detta?
– MetOp SG är ett andra generationens väder- och klimatforskningssatellitprogram som beställdes 2014 och som kommer att ge väder- och atmosfärdata till de europeiska länderna. Operatören heter European Telecommunications Satellite Organization (EUTELSAT). MetOp SG står för andra generationens metrologiska operation.
Varför är detta stort och viktigt?
– MetOp SG är ett av de största ESA-programmen och kommer att användas inte bara för mer exakta väderprognoser, men också för kontinuerlig långsiktig atmosfärisk övervakning vilket är avgörande för bättre förståelse av de bakomliggande effekterna av global uppvärmning och långsiktiga prognoser för jordens klimat.
Kan du beskriva era roller i projektet?
– Chalmers har utvecklat en halvledarprocess i världsklass för terahertz-Schottky-dioder med de unika egenskaper som krävs för rymdapplikationer. Min roll var att utveckla tillverkningstekniken för att uppfylla de formella krav som ESA och Airbus ställde. Omnisys tillhandahöll specifikationer, kretsdemonstratorer och utförde de flesta av tillförlitlighetstesterna.
Har det varit ett tidskrävande projekt? Hur länge har ni jobbat med det?
– Projektet har varit en del av en större pågående insats för att utveckla en toppmodern halvledarprocess som är specialiserad för terahertz-rymdapplikationer. För MetOp initierades en förkvalificeringsfas av samma forskarlag för nästan fem år sedan. Det ledde senare till ett kontrakt för tillverkning och leverans av flygkomponenter, och det är där vi är nu.
Jag hörde att ni firades med tårta. Hur kändes den uppmärksamheten?
– Det har varit mycket hårt arbete och det känns bra att äntligen ha lyckats. Vi är väldigt stolta över vår prestation och ser redan effekterna i kommande projekt med ESA, säger Vladimir Drakinskiy.
Vad händer nu? Vad är nästa steg?
– Vi har flera projekt igång och kommer snart också att starta ett nytt ESA-projekt som syftar till rymdkvalificering av våra Schottky-enheter vid ännu högre frekvenser.
Jan Stake är professor i terahertzteknik och föreståndare för avdelningen för terahertz- och millimetervågsteknik (TML) på MC2, där projektet har genomförts. Han är mycket nöjd med resultaten:
– Att leverera unik teknik till ett sådant projekt är förstås en enorm prestation av Chalmers. Projektet har varit mycket utmanande, annorlunda, men en stor lärande erfarenhet. Det har också höjt den övergripande kvaliteten och förmågan till process och tillverkning av terahertzelektronik i Nanotekniklaboratoriet på Chalmers. Vladimir, Peter, personalen i renrummet och alla övriga inblandade, har gjort ett väldigt bra jobb, säger han.
Peter Modh är avdelningschef på Nanotekniklaboratoriet:
– Projektet visar att man även i ett labb som egentligen inte är certifierat kan få fram väldigt avancerade komponenter, som håller för att skicka ut i rymden. Det är en styrka, säger han.
Fakta om Metop
Meteorological Operational Satellite Programme (MetOp) är ett europeiskt rymdprojekt som tillhandahåller väderdatatjänster för att övervaka klimatet och förbättra väderprognoserna. Det är det europeiska bidraget till ett nytt samarbete med USA:s nationella oceaniska och atmosfäriska administration (NOAA).
MetOp är en serie av tre satelliter som bildar rymdsegmentet för Eumesats polära system (EPS). MetOp-A, den första satelliten i serien, sköts upp den 19 oktober 2006, och ersatte då en av två satellittjänster som drivs av NOAA, och är Europas första polarbana-satellit som är avsedd för operativ meteorologi.
MetOp-B, den andra satelliten i serien, sköts upp den 17 september 2012 och opererar i tandem med MetOp-A, vilket förlänger informationens värde. Den tredje och sista satelliten, MetOp-C, kommer att skjutas upp 2018.
Lansering av en ny satellit med en intervall på 5-6 år garanterar kontinuerlig leverans av högkvalitativa data för medellånga och långsiktiga väderprognoser och klimatövervakning fram till åtminstone år 2020.
Läs mer om satellitprojektet MetOp
Läs mer om Schottkydioder