I år har LiU Invest, Almi Invest, riskkapitalbolag och affärsänglar vid några olika tillfällen investerat i Swegan. Alla motiverar sina miljonbidrag med att det lilla Linköpingsföretaget kan tillverka ett material som banar väg för kretsar som kan minska energiåtgången i en basstation med 20–30 procent och samtidigt öka kapaciteten 10 till 100 gånger.

I september fick Swegan bland annat sex miljoner till en egen reaktor. För pengarna ska Lundaföretaget Epiluvac bygga om en utrustning som står oanvänd på Linköpings universitet. Idag hyr Swegan in sig på universitetets utrustning.

Reaktorn väntas vara klar i feb­ruari. Därefter är intentionen att ha material klart att skicka ut för processning på ett foundry redan i april.

Olof Kordina

− Ja, nu ska vi skala upp. Idag kan vi göra 20 wafers i månaden på fyrtum, med den nya utrustningen kan vi göra uppåt 200 i månaden på sextum, säger Olof Kordina, vd på Swegan.

Affärsidén är att sälja materialet eller att licensiera tekniken att processa materialet till komponenter till foundryn med kompetens att processa rf-kretsar i GaN. Tysk-franska United Monolithic Semiconductors är exempel på ett foundry som redan idag kan hantera det svenska halvledarmaterialet.

Men marginalerna är små, så företaget har även börjat kika på att erbjuda komponenter.

− Tanken är att experter på Chalmers ska hjälpa företag att ta fram komponenter som är anpassade för en speciell tillämpning.

Samarbetat med MC2-labbet på Chalmers har pågått i många år. Just nu handlar det om komponenter på 30 och 40 GHz, men även någon upp mot 80 GHz.

− Vid väldigt höga frekvenser är verkningsgraden sämre än vid lägre. En fördel med att ha SiC-wafers är att materialet leder bort och tål värme bra.

Här snuddar vi vid en av Swegans trumfkort – att effektivt leda bort värme.

När man odlar på en SiC-skiva uppstår alltid en termisk barriär. Det är fononerna som inte är perfekt matchade, vilket skapar en liten termisk studs vid övergången till ett annat material. Fysiken sätter gränser, så där finns alltid en liten barriär.

Swegan har kraftigt minskat ­höjden på GaN-buffertlagret.

Det går inte att odla GaN direkt på SiC. Då blir den kristallina kvaliteten väldigt dålig. Därför lägger man först ett mycket tunt lager av aluminiumnitrid (AlN). Det minskar den termiska barriären och ger extremt bra strukturell kvalitet.

− Vårt AlN-skikt är så bra att vi tror att vi är i närheten av den fysiska barriären nu. Vår termiska barriär är en faktor fem lägre än någon annan i världen, säger Olof Kordina.

Genom att det första skiktet är i världsklass blir också övriga skikt av mycket god kvalitet, hävdar företaget.

Ytterligare en företagsfiness är att det så kallade GaN-buffert­lagret kan göras extremt slätt vid gränsen mot AlGaN-barriären (se illustration).

− Man kan tänka på det som en skrynklig duk, som vi stryker och sedan lägger barriären på. Det gör att vi får mycket högre mobilitet än konkurrenterna.

Anledningen är att barriären fungerar som en kanal där elektronerna färdas. Om de stöter på ojämnheter på sin väg sprids de och tappar fart. Är ytan slät går det snabbare.

− Vi har fått upp mobiliteten med 25 till 30 procent jämfört med konkurrenterna.

Det senaste genombrottet är så färskt att bara ett fåtal kunder känner till det.

Under lång tid har Swegan arbetat med att få ner vad man kallar minneseffekter.

Skälet till att de uppstår är att GaN-lagret som regel är kraftigt dopat, antingen med järn eller kol. Det görs för att få materialet halvisolerat, så att elektronerna hindras att gå in lagret.

Men dopningen skapar en mängd problem. Elektroner kan exempelvis fastna i fällor i materialet. I efterhand frigörs de, vilket ger upphov till minneseffekter i komponenterna.

Minneseffekter är ett gissel i exempelvis basstationer. För att kompensera för dem krävs det mycket kringelektronik.

– Vi har lyckats göra en struktur där GaN-buffertlagret är så tunt att vi inte behöver dopa det. Vi är det enda företaget i världen som kan göra detta, säger Olof Kordina.

Vill man sätta mätetal på det hela så är ett traditionellt GaN-lager cirka 1,8 µm tjockt med ett 50–200 nm tunt odopat skikt ­allra överst, gränsande mot ­AlGaN-barriären.

− Så i princip har vi tagit bort hela GaN-buffertlagret och bara behållit den odopade delen, ­säger Olof Kordina och han tillägger:

− Chalmers har processat och mätt på vårt material och sett att minneseffekterna är väldigt mycket lägre än motsvarande kommersiellt material.

Den ytterst tunna strukturen på GaN-lagret gör att Swegan anser sig kunna konkurrera både kostnads- och prestandamässigt med GaN på kiselskivor.

− Idag gör man GaN på kisel på antingen sex- eller åttatumsskivor. Även SiC-skivor finns i sextum och åttatum är på gång.