Cilj istraživanja u projektu je razvoj novih tehnologija dobijanja integrisanih pasivnih elektronskih komponenti (IPK), koristeći nanostrukturne materijale dobijene u našim laboratorijama, što će predstavljati značajan pomak u odnosu na postojeće stanje razvoja ovih tehnologija u Srbiji. Predložena istraživanja uključuju: (1) sintezu nanoprahova i procesiranje keramičkih i nanokompozitnih materijala; (2) njihovu strukturnu i funkcionalnu karakterizaciju i (3) razvoj i funkcionalnu karakterizaciju IPK. Planirane aktivnosti podrazumevaju kompletan put od teorijskih razmatranja, sinteze i karakterizacije novih materijala, preko dizajniranja IPK, njihove simulacije, modelovanja, do fabrikacije, a potom i testiranje razvijenih komponenti.

Istraživanja oksida metala prelazne grupe, posebno nanostrukturnih spinelnih ferita i perovskita, kao i njihova ugradnja u integrisane pasivne komponente zauzima izuzetno značajno mesto u savremenim trendovima kako fundamentalnih istraživanja tako i u oblasti primene u elektronici i informacionim tehnologijama, koje su posredno ili neposredno uključene u sve pravce daljeg napretka savremenog društva. Predložena istraživanja na ovom projektu, koja pripadaju toj oblasti, su podeljena na tri potprojekta čineći kompaktnu i funkcionalnu celinu i doprinoseći interdisciplinarnosti predloženog projekta. Ti potprojekti su: (1) Sinteza nanoprahova i procesiranje keramičkih i nanokompozitnih materijala; (2) Strukturna i mikrostrukturna karakterizacija, električna i magnetna merenja nanoprahova, keramike i nanokompozita i (3) Razvoj i funkcionalna karakterizacija integrisanih pasivnih komponenti.

U okviru prvog potprojekta primenom različitih inovacionih metoda sintetisaće se nanoprahovi kontrolisanih karakteristika, koji će se koristiti za procesiranje novih keramičkih i nanokompozitnih materijala. U cilju dobijanja nanoprahova superiornih karakteristika koristiće se metode sinteze iz tečne (kontrolisana hidroliza alkoksida – sol-gel, koprecipitacija, hidrotermalna sinteza, sinteza iz polimernih prekursora) i čvrste faze (mehanički aktivirana sinteza), ali će se razvijati i neke nove metode sinteze iz parne faze, kao što je CVS tehnika. Sintetisaće se nanoprahovi karakteristične morfologije (čestice sa strukturom jezgro-omotač, nanocevi, nanožice) i specifičnih sastava: feriti (na bazi NiFe2O4, ZnFe2O4, MnFe2O4), perovskiti (na bazi SrTiO3, BaTiO3, Bi4Ti3O12, BiFeO3, LaGaO3), titanati (na bazi TiO2, Na2Ti3O7) koji su od posebnog značaja za implementaciju u integrisanim pasivnim komponentama. U prvom koraku od sintetisanih nanoprahova bi se tehnikama oblikovanja i sinterovanja dobijali monolitni keramički materijali i keramički nanokompoziti, da bi se zatim usmerili ka usavršavanju i tehnologija nanošenja filmova, kao što su „spin-coating“ tehnika i tehnika sito-štampe (značajan doprinos u razvoju ovih oblasti bi pružili eksperti iz inostranstva: prof. K. Maca i prof. A. Kukovecz). Finalno, procesiranje bi se usmerilo ka dobijanju integrisanih pasivnih komonenti najsavremenijim tehnologijama, kao što su LTCC tehnologije i tehnologije nanošenja „inkjet“ sistemom štampe, što je sastavni deo istraživanja u okviru trećeg potprojekta.
Strukturna i mikrostrukturna karakterizacija sintetisanih nanoprahova, filmova i monolitnih i nanokompozitnih materijala činiće osnov drugog potprojekta. Koristile bi se različite savremene tehnike koje su na raspolaganju u našim laboratorijama (SEM, XRD, LTNA, DLS, dilatometrija) i laboratorijama srodnih istraživačkih grupa iz Srbije (DTA/TG, DSC, FTIR), kao i u saradnji sa brojnim istraživačkim centrima iz inostranstva sa kojima smo uspostavili dugogodišnje čvrste partnerske odnose. Mogućnost primene dobijenih materijala i komponenata u novim tehnologijama integrisanih pasivnih komponenti će se potvrditi njihovom funkcionalnom karakterizacijom (merenjem električnih i magnetnih svojstava). Tu se pre svega misli na merenje provodljivosti i određivanje dielektričnog ponašanja u širokoj temperaturnoj i frekventnoj oblasti, određivanje feroelektričnih svojstava u zavisnosti od temperature i frekvencije, definisanje feromagnetnog ponašanje itd. Član tima u ovom projekat je i dr K.P. Giannakopoulos iz Grčke, koji bi za potrebe ovog projekta radio snimanja uzoraka na transmisionom mikroskopu visoke rezolucije, kao i merenja magnetnih svojstava dobijenih nanomaterijala na SQUID-u.

Treći potprojekat je posvećen primeni razvijenih nanoprahova i keramika u integrisanim pasivnim komponentama u elektronici. Koncept integrisanih pasivnih komponenti (IPK) podrazumeva fabrikaciju pasivnih komponenti na zajedničkom supstratu umesto na pojedinačnim kućištima. Pasivne komponente, kao što su otpornici, kondenzatori, induktori, transformatori i varistori predstavljaju sastavni deo svakog elektronskog podsistema prisutnog na današnjem tržištu. Broj i primena ovih komponenti je u stalnom porastu. Koncept IPK vodi do značajnog smanjenja veličine elektronskog sistema i do poboljšanja pouzdanosti i performansi komponente na visokim učestanostima (u opsegu od nekoliko MHz pa do reda GHz). Povezujući rezultate prva dva potprojekta i koristeći njihove izlaze, rezultati ovog potprojekta biće primena razvijenih materijala sa specifičnim električnim i magnetnim svojstvima u integrisanim pasivnim komponentama, kao što su (kondenzator+induktor, varistor+induktor, ferit+transformator, feritni EMI potiskivači). Važan deo istraživanja biće posvećen i razvijanju metoda za testiranje i karakterizaciju razvijenih komponenti. Zbog dominantnog uticaja feritnog materijala na impedansu IPK (kao što su EMI potiskivači i transformatori) izbor feritnog materijala je veoma važan korak pri njihovom projektovanju. Na osnovu opsega frekvencija koje je potrebno eliminisati, bira se feritni materijal koji će imati maksimalnu vrednost kompleksne permeabilnosti u tom kritičnom opsegu. U okviru ovog projekta (trećeg potprojekta) biće analiziran uticaj razvijenih različitih feritnih nanomaterijala na električne karakteristike feritnih IPK. Takođe, važan aspekt koji pokriva ovaj potprojekat je analiza temperaturnog ponašanja, odnosno analiza promene performansi IPK promenom njihove radne temperature. Uspešnost ovih aktivnosti biće postignuta prethodnom pažljivom karakterizacijom i testiranjem sintetisanih feritnih nanoprahova, keramika i nanokompozita. Za potpunu realizaciju postavljenih ciljeva u okviru predloženog projekta, pored značajne postojeće, neophodna je nabavka dodatne opreme. Od posebnog je značaja uređaja za nanošenje filmova „inkjet“ sistemom štampe na različitim vrstama supstrata, uz korišćenje vrlo male količine polaznog praha, što bi omogućilo lakši prelaz ka pilot plant uređaju, koji već postoji u instituciji koja učestvuje na projektu. Osim toga predlaže se neophodna oprema za strukturnu i funkcionalnu karakterizaciju (merenja električnih i magnetnih svojstava), koja bi bila kompatibilna sa postojećom i kojom bi se zaokružilo sveobuhvatno testiranje dobijenih integrisanih pasivnih komponenti.