Med jonstrålar i fokus

Anders Halléns första kontakt med KTH i Kista var redan 1987 då Bengt Svensson – dåvarande avdelningsföreståndaren för fasta tillståndets elektronik– blev hans hjälphandledare. Han disputerade sedan 1990 vid Uppsala universitet inom ämnet jonfysik med ett arbete som gällde förbättring av tyristorer med hjälp av jonstrålar. Detta arbete gjordes tillsammans med ASEA, och sedemera ABB, och belönades med ABB’s Gunnar Engströmpris, som har till syfte att uppmärksamma och belöna yngre, framgångsrika forskare för deras insatser inom svensk energiforskning.

Jonstrålar används idag inom många vitt skilda område, t ex inom medicin för cancerbehandling, inom arkeologi och geologi för åldersbestämning av olika prov, och halvledartillverkning för framställande av elektronikkomponenter. För professor Anders Hallén är jonstråleteknologi både ett instrument för analys av tunna filmer och studier av halvledarmaterial, samt en teknik för att ändra elektriska, optiska eller magnetiska egenskaper genom att skjuta in främmande dopämnen i materialen.

- Man kan verkligen se vad som händer - atom för atom, berättar professor Anders Hallén. Jag fascinerades ända från början av att man så tydligt kan se inverkan av enskilda atomer. Inom detta område är det också väldigt litet steg mellan grundläggande förståelse av vad som händer i materialet på atomär nivå och tillämpningar på komponentnivå och inom mikroelektronik.

Vid materialanalys med jonstrålar handlar det ofta om att bestämma vilka grundämnen ett material består av och hur dessa ämnen är fördelade i en struktur. Vid jon implantation –eller modifiering av material– används jonstrålar för att förändra materialets egenskaper.
- När jag började var det oftast kisel vi arbetade med, men nu handlar det om mer komplicerade halvledare som kiselkarbid och zinkoxid, och om att utarbeta tillverkningsprocesser som fungerar för dessa material, förklarar professor Hallén.

Kiselkarbiden (SiC) är det material som han arbetar mest med idag. Det känns mycket tillfredsställande att ha bidragit till den fantastiska utveckling som skett med detta ämne, från grundläggande materialstudier till processutveckling och färdiga komponenter för kraftelektronik.

Som exempel kan nämnas att vid den senaste konferensen för bara några veckor sedan, kunde man notera att ca 60 procent av deltagarna bar mörk kostym. Detta är ett tydligt tecken på att SiC komponenter nu börjar bli kommersiellt attraktiva och att industrin har insett detta. För 10-15 år sedan var inslaget av koftor betydligt större på konferenserna.

Det som gör kiselkarbiden intressant är att man kan tillverka kraftkomponenter som är betydligt bättre än dagens komponenter, som är baserade på kisel. SiC tål nämligen högre temperaturer, högre spänningar och högre frekvenser, vilket innebär klart lägre effektförluster och mindre behov av kylning. Detta ger, i sin tur, mycket stora vinster på systemnivå eftersom dessa blir betydligt mer effektiva och samtidigt kompaktare. För t ex den framväxande elbilsindustrin är detta en stor fördel.

Professor Anders Hallén tillhör forskningsgruppen Elektroniska komponenter och kretsar och betonar att det både handlar om grundforskning och tillämpad forskning – en koppling som han tycker gör forskningsarbetet så spännande. Han har verkligen bredd i sin verksamhet och alldeles uppenbart trivs han med att spänna över många områden – det visar inte minst hans brokiga yrkesbakgrund. Han har jobbat med tyristorutveckling inom ABB, med biståndsfrågor inom en SIDA-finansierad organisation vid Uppsala universitet och är även en omtyckt lärare vid KTH.

Dessutom tillbringar han några dagar i veckan på Uppsala universitet på Institutionen för teknikvetenskaper, Jonfysik. Där är han föreståndare för jonteknologiskt centrum (ITC ion technology centre) som han var med att skapa för 10 år sedan. ITC är ett samarbete mellan framför allt KTH och Uppsala universitet som ska verka för användandet av jonstrålar vid materialforskning och i en rad andra tillämpningar.

- Centret ska vara en nationell resurs och kunna tillhandahålla materialanalys och implantationer med jonstrålar för användare inom universitet, institut och inom näringslivet, förklarar professor Hallén. Dessutom fungerar det som en plattform för mycket av min egen forskning.

- Att vara professor vid en teknisk högskola idag innebär ett väldigt diversifierat arbete. Det svåra är att få ihop alla olika uppdrag man har och att ändå hinna med att utveckla sin forskning i nya riktningar. Men å andra sidan är belöningen desto större när t ex doktorander, som man levt intensivt med i ett antal år, kan försvara sina avhandlingar, eller när de egna forskningsresultaten slår igenom och ibland till och med leder till något användbart.

Fakta Joncentrum

Joncentrum (Ion Technology Centre, ITC) bildades 2000. Här samlas resurser - kompetens och utrustning - från flera universitet och tekniska högskolor i Sverige. Det handlar om resurser för att utföra materialanalys och implantation med jonstrålar. Centrat är lokaliserat till Uppsala universitet, Ångströmlaboratoriet.

Joncentrum har en styrgrupp med representanter från Uppsala universitet, KTH, Linköpings universitet, Chalmers och Lunds Tekniska Högskola samt användare inom industrin.

Fakta

2006 professor
1996 Disputerade inom jonfysik
50 +
Fru och två barn 17 och 19
Gillar idrott spelar fotboll i korplaget i Kista
Har spelat golf – kanske blir det mer nu när kroppen börjar att säga ifrån
Jagar och har en strävhårig tax