Tutkimusohjelmamuistio (Elektroniikan materiaalit ja mikrosysteemit) EMMA

Transkriptio

1 Tutkimusohjelmamuistio (Elektroniikan materiaalit ja mikrosysteemit) EMMA Sisällysluettelo 1. Tutkimusohjelman tavoitteet 2. Liittyminen muihin ohjelmiin 3. Ohjelman toteuttaminen 4. Tutkimusohjelman perustelut 5. Tutkimusohjelman teema-alueet 6. Hakemusmenettely 7. Rahoituksen hakeminen 1. Tutkimusohjelman tavoitteet Suomen Akatemian hallitus päätti Luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunnan esityksestä käynnistää Elektroniikan materiaalit ja mikrosysteemit tutkimusohjelman vuonna Tutkimusohjelman päätavoitteena on luoda pitkäjänteistä ja korkeatasoista perustutkimusta, joka tukee suomalaisen elektroniikka-alan tutkimus- ja kehitystoimintaa ja jonka avulla voidaan innovoida uusia sovelluskohteita Ohjelma tukee samalla elektroniikan ja sähkötekniikan yliopistollisten tutkimusympäristöjen kehittämistä, mikä on välttämätöntä alan tohtori- ja tutkijankoulutuksen lisäämiseksi. Ohjelma suuntaa myös perustieteiden (fysiikka, kemia, matematiikka) piiristä nuoria tutkijoita työskentelemään teknologisten ongelmien pariin ja edistää heidän mahdollisuuksiaan siirtyä sähkö- ja elektroniikkateollisuuden palvelukseen. 2. Liittyminen muihin ohjelmiin Uuden tutkimusohjelman perustamiseen on vaikuttanut lisääntyvä tutkimustarve, joka on todettu Akatemian aiempien Tieto- ja Materiaalitutkimusohjelman sekä edellisen Nano -laajennuksen ja vasta käynnistyneen Telectronics -tutkimusohjelman yhteydessä. Ohjelma toteutetaan yhteistyössä Tekesin kanssa liittyen sen jo käynnissä oleviin teknologiaohjelmiinnanoteknologia, Tietoliikenteellä maailmalle (TLX) ja Elektroniikka tietoyhteiskunnan palveluksessa (ETX) sekä valmisteilla oleviin ohjelmiin Mikrosysteemit ja Optinen tietoliikenne. 3. Ohjelman toteuttaminen Elektroniikan materiaalit ja mikrosysteemit tutkimusohjelma kestää kolme vuotta ( ) ja Suomen Akatemian hallitus on päätöksellään, budjettivarauksin, myöntänyt sen käyttöön 30 Mmk. Ohjelmaan hyväksyttävät hankkeet voivat käytännössä alkaa vuoden 1999 puolivälissä. Ohjelman puolivälissä järjestetään saavutettuja tuloksia ja hankkeiden edistymistä esittelevä seminaari. Ohjelman päätyttyä pidetään loppuseminaari. Ohjelmaan hyväksytyistä hankkeista raportoidaan Suomen Akatemian raportointisääntöjen mukaisesti. Tutkimusohjelman tulokset tullaan arvioimaan kansainvälisten asiantuntijoiden toimesta. Ohjelman valmistelusta, käynnistämisestä, seurannasta, arvioinnista sekä muista ohjelman toteuttamiseen liittyvistä käytännön seikoista vastaa valmisteluryhmä. Ryhmä tekee Akatemian

2 hallitukselle ehdotuksen määrärahan osoittamisesta Luonnontieteiden ja tekniikan toimikunnalle ohjelmaan sisällytettävien tutkimushankkeiden rahoittamiseksi. Akatemian hallitus nimesi kokouksessaan tutkimusohjelman valmisteluryhmän seuraavasti: Puheenjohtajaksi Professori Pekka Hautojärvi (Teknillinen korkeakoulu; Suomen Akatemian luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta) Jäseniksi: Toimitusjohtaja Harry Asonen (Tutcore Oy), laboratorion johtaja Kari-Pekka Estola (Nokia Oy; Suomen Akatemian luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta), professori Timo Jääskeläinen (Joensuun yliopisto), toimitusjohtaja Pekka Ketonen (Vaisala Oy), professori Risto Pellinen (Ilmatieteen laitos; Suomen Akatemian luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta), teknologia-asiantuntija Päivi Piironen (Tekes), ryhmäpäällikkö Ilkka Suni (VTT Elektroniikka), projektipäällikkö Mikko Talvitie (Metalliteollisuuden keskusliitto) sekä varatoimitusjohtaja Asko Vehanen (Okmetic Oy). Tutkimusohjelman valmisteluryhmän työskentelyyn osallistuu Akatemian hallituksen päätöksellä myös tiedesihteeri Tero Majamaa (Suomen Akatemia). 4. Tutkimusohjelman perustelut Suomen elektroniikka- ja sähköteollisuuden tuotannon arvo vuonna 1997 oli 65 miljardia mk viennin arvon ollessa 51 miljardia mk. Nämä luvut edustavat noin 20 % kasvua edellisvuodesta. Alan vienti on 25 % teollisuuden kokonaisviennistä. Sähkö- ja elektroniikkateollisuus on näin kipuamassa viennin ykköseksi ohi koko metsäteollisuuden. Alan merkitys työllistäjänä kasvaa koko ajan luoden keskimäärin 6000 työpaikkaa vuodessa ja ollen teollisuuden aloista ainoa, joka on lisännyt henkilöstöään koko 1990-luvun ajan. Elektroniikka- ja sähköteollisuus ovat lisäksi tutkimusintensiivisiä aloja. Tutkimus- ja tuotekehityspanos, joka vuonna 1997 oli 6 miljardia mk, on yli puolet koko Suomen teollisuuden t&k-panoksesta. Korkeatasoinen tutkimus sekä korkeasti koulutettu työvoima ovat alan vakaan kehityksen edellytyksiä. Alalla on kuitenkin jatkuva puute ammattitaitoisen työvoiman lisäksi tutkijankoulutuksen saaneista nuorista tohtoreista. Yliopistoista valmistuneista joka viidennellä pitäisi olla tohtorin tutkinto; heistä puolet tarvitaan teollisuuden palvelukseen ja puolet yliopistoihin ja korkeakouluihin opetus- ja tutkimustehtäviin. Koulutustarvetta helpottamaan on perustettu tohtorintutkintoon tähtääviä tutkijakouluja, kuten esim. Elektroniikan, tietoliikennetekniikan ja automaation kansallinen tutkijakoulu, Materiaalifysiikan tutkijakoulu, Teknillisen fysiikan tutkijakoulu, Elektroniikan valmistuksen tutkijakoulu sekä Piiteknologian ja mikrosysteemien tutkijakoulu. Elektroniikan integrointiasteen kasvaessa komponentit pienenevät edelleen. Optiikan ja elektroniikan yhdistäminen jatkuu. Se on jo saanut aikaan vallankumouksen tietoliikenteessä. Yhä useammat sähköiset toiminnat pyritään siirtämään optisiksi, jotta nopeus ja tehokkuus kasvaisivat. Optisia, mekaanisia, termisiä ja elektronisia toimintoja sisältävien systeemien integrointi yhdelle piisirulle on johtanut kokonaan uuden ns. mikrosysteemiteknologian syntyyn. Alalla tarvitaan sekä materiaalien että komponenttien perustutkimusta. Se on tärkeä kilpailukykyä säilyttävä ja uutta kasvua luova tekijä varsinkin pkt-sektorilla, jossa meillä on jo globaalisti menestyviä yrityksiä terveydenhoidon, sairaalatekniikan ja ympäristömittausten aloilla. Tutkimus

3 palvelee myös optisen tietoliikenteen ja tiedonsiirron kehittämistä. 5. Tutkimusohjelman teema-alueet Ohjelman aihepiiriksi on valittu elektroniikan materiaalit alkaen materiaalien kasvatuksesta niiden prosessointiin komponenteiksi, jolloin myös yliopistojen matemaattis - luonnontieteellisten tiedekuntien korkeatasoiset perustutkimusta harjoittavat ryhmät voivat osallistua ohjelmaan. Piiteknologian materiaalit Elektroniikkateollisuuden perustana on puolijohdekomponenttien nopea kehitys. Komponenttien kehittyminen puolestaan edellyttää materiaalien osaavaa ja tehokasta käyttöä sekä entistä tehokkaampien materiaalien kehittämistä. Suomessa on omaan innovaatioon perustuen tuotettu jo yli kymmenen vuotta piikiekkoja sekä komponenttien että mikrosysteemien valmistukseen. Kuitenkin Suomi yhdessä muiden Pohjoismaiden kanssa on komponenttien suuri nettotuoja ja siksi alan kansainvälinen teollisuus on kiinnostunut mikropiirien massatuotannon aloittamisesta Pohjoismaissa, kenties jopa Suomessa. Kilpailukyvyn ylläpitäminen, uusien innovaatioiden kehittäminen ja mahdollinen komponenttien massatuotannon aloittaminen edellyttävät, että piipohjaisten materiaalien ja niiden prosessoinnin osaamista syvennetään ja osaajien lukumäärää kasvatetaan. Teema-alueen aiheita ovat esimerkiksi: *piipohjaisten materiaalien kasvatus, prosessointi, karakterisointi, mallinnus ja simulaatio *mikrosysteemien tarvitsemat piimateriaalit Uudet puolijohdeteknologian materiaalit ja materiaalien rajapintailmiöt Piin rinnalle uusia materiaaleja kehitetään varsinkin yhdistepuolijohteista. Suora, säädeltävissä oleva kielletty energiaväli sekä varauksenkuljettajien suuri liikkuvuus tekevät niistä ainutlaatuisia suurnopeus- ja optoelektroniikan sekä optisen tietoliikenteen komponenttimateriaaleja. Suomessa on jo viriämässä galliumarsenidi (GaAs)- ja indiumfosfidi (InP) -pohjaisten komponenttien teollista valmistusta. Uudet yhdisteet kuten nitridit (GaN) ja karbidit (SiC) ovat potentiaalisia sinisen ja ultravioletin valon lähteitä sekä korkeita lämpötiloja ja suuria tehoja kestävien komponenttien materiaaleja. Uusia materiaaleja kehitetään myös esim. erilaisiin anturi- ja näyttösovelluksiin. Lisäksi tutkitaan kasvavaa määrää muita materiaaleja, kuten eristeitä ja polymeereja, yhä kehittyvän puolijohdeteknologian tarpeisiin. Eri materiaalien fysikaalisen ja kemiallisen yhteensopivuuden ja rajapintailmiöiden tuntemuksesta on tulossa keskeinen huippuelektroniikan kilpailutekijä. Teema-alueen aiheita ovat esimerkiksi: *yhdistepuolijohteiden sekä muiden elektroniikan ja optoelektroniikan materiaalien tutkimus ja kehitys *optisen tiedonkäsittelyn ja tiedonsiirron materiaalit *polymeerit elektroniikan materiaaleina *eri materiaalien väliset rajapintailmiöt Komponenttien ja mikrosysteemien kehittäminen Piiteknologialla on perinteisesti tarkoitettu mikropiirien valmistamista. Pii on myös mekaanisilta ja termisiltä ominaisuuksiltaan erinomainen, ja näin ollen olemassa olevaa teknologiaa voidaan sopivasti täydennettynä käyttää erilaisten miniatyrisoitujen antureiden ja aktuaattoreiden

4 valmistamiseen. Myös tällä alalla ollaan kehittämässä yhä uusia materiaalivaihtoehtoja ja monipuolisempia komponenttiratkaisuja. Mikrosysteemi on mikropiirien, antureiden ja aktuaattoreiden yhdistelmä, jolle on tyypillistä multifunktionaalisuus, ts. mikrosysteemissä on erilaisia fysikaalisia ja/tai kemiallisia toimintoja. Fysikaaliset toiminnat ovat luonteeltaan yleensä sähköisiä, mekaanisia, termisiä tai optisia. Älykkäät mikrosysteemit sisältävät lisäksi systeemin komponenttien ohjaukseen ja mittaussignaalien analyysiin tarvittavat mikropiirit. Suomen teollisuus on ollut alusta lähtien vankasti mukana tässä kehityksessä ytimenään tuotantoketju piikiekoista aina ympäristömittausten mikrosysteemeihin. Myös perinteisemmät mikro- ja optoelektroniikan komponentit ja valmistusmenetelmät kehittyvät nopeasti, mikä avaa laajoja mahdollisuuksia erilaisille tutkimusprojekteille. Kansainvälisen kilpailukyvyn ylläpitäminen edellyttää mikrosysteemien perustutkimuksen tekemistä. Teema-alueen aiheita ovat esimerkiksi: *komponenttien ja mikrosysteemien mallinnus ja toiminnan simulointi *komponenttien ja mikrosysteemien mittausmenetelmät sekä karakterisointi *mikromekaanisten rakenteiden ja komponenttien fysiikka *komponenttien valmistamiseen liittyvien erikoisprosessien kehittäminen *elektroniikan ja optisen tiedonkäsittelyn sekä tiedonsiirron komponentit 6. Hakemusmenettely Ohjelmassa on käytössä kaksivaiheinen haku. Ensimmäiseen hakuun tulevat hakemukset ovat lyhyehköjä, aiesuunnitelman tyyppisiä. Valmisteluryhmä tekee Luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunnalle esityksen hakemuksista, jotka parhaiten täyttävät ohjelman laatu- ja tutkimusaluekriteerit. Jatkoon valitut osallistuvat toiseen hakuun, johon laaditaan täydelliset tutkimussuunnitelmat. Nämä toisen vaiheen hakemukset arvioidaan Akatemian ulkopuolisten asiantuntijoiden, lähinnä ulkomaalaisten, voimin. Valmisteluryhmä valitsee arvioitsijat ja tekee heidän antamiensa lausuntojen perusteella Akatemian Luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunnalle esityksen rahoitettavista hankkeista. Rahoituksesta päätetään yleensä kolmeksi vuodeksi kerrallaan. Määrärahaa voivat hakea yksittäiset tutkimusryhmät tai tutkimusryhmien muodostamat yhteishankkeet (konsortiot). Hankkeissa voi olla osallisina ulkomaisia ryhmiä, mutta Suomen Akatemia vastaa vain suomalaisten tahojen kustannuksista. Rahoituspäätöksiä tehtäessä hakemukselta edellytetään *korkeatasoista tieteellistä sisältöä *tutkimusohjelman tavoitteiden täyttymistä *innovatiivisuutta *tulosten sovelluskelpoisuutta Lisäksi hakemuksesta tulee ilmetä m.m. seuraavat seikat: *Kansalliset ja kansainväliset yhteydet. Yhteyksien onnistunut luonti sekä ylläpito vaativat aktiivista tutkimusryhmien välistä yhteistyötä. Tämä voi tutkimusohjelmaan hyväksytyissä hankkeissa tarkoittaa myös jatko-opiskelua ja tutkimustyötä ulkomailla rahoituskauden aikana. Hakemuksessa on esitettävä selvitys siitä, miten ryhmien välinen yhteistyö ja yhteydenpito tullaan järjestämään. *Mikäli kyseessä on konsortio, verkostoitumisen kautta saavutettava lisäarvo. Konsortioiden ja

5 yhteistyöryhmien muodostaminen ei ole itsetarkoitus, vaan hakemuksessa tulee esittää, mitä hyötyä tästä on tutkimukselle ja tutkimusyhteisölle. *Miten hanke edistää jatko-opiskelijoiden ja tutkijatohtorien koulutusta. Hakemuksen tulee sisältää selkeä suunnitelma jatko-opiskelijoiden ja post-doc-tutkijoiden ohjausjärjestelyistä. Alan korkean tason asiantuntijoiden kouluttaminen on yksi ohjelman tavoitteista. *Tutkimusryhmän koostumus. Tutkimusryhmien kokoonpanon tulisi olla monipuolinen käsittäen varttuneita tutkijoita, vastaväitelleitä tohtoreita sekä jatko-opiskelijoita. *Muu aiheeseen liittyvä tutkimus. Millaisia tutkimusaiheeseen liittyviä esim. Suomen Akatemian, EU:n, Tekesin tai teollisuuden rahoittamia projekteja yksiköllä on jo meneillään tai suunnitteilla. Millaisia ovat näiden odotetut tulokset ja sovellukset sekä rahoitus. 7. Rahoituksen hakeminen Määrärahat julistetaan haettaviksi seuraavalla aikataululla: : Ensimmäisen haun hakemusten viimeinen jättöpäivä : Tiedot toiseen hakuun osallistumaan hyväksytyille : Toisen haun hakemusten viimeinen jättöpäivä : Tiedot toisen haun tuloksista Sekä ensimmäisessä, että toisessa haussa kaikki hakemusasiakirjat liitteineen laaditaan englanniksi ja ne toimitetaan Suomen Akatemian kirjaamoon viimeistään edellä mainittuna määräpäivänä virkaajan puitteissa. Kuoreen on merkittävä tutkimusohjelman nimi. Ensimmäisen haun hakemukset laaditaan Suomen Akatemian hakemuslomakkeelle merkiten etusivulle selvästi tutkimusohjelman nimi. Lomake täytetään siinä olevien ohjeiden mukaan, kuitenkin siten, että liitteeksi tarvitaan ainoastaan tutkimussuunnitelma, jonka pituus saa olla korkeintaan neljä sivua. Tutkimussuunnitelmaan on sisällytettävä kunkin rahoitusta hakevan tutkimusryhmän hyvin lyhyt esittely. Hankeyhteistyön ollessa kyseessä kukin partneri täyttää oman lomakkeensa, mutta tutkimussuunnitelmia tehdään vain yksi. Tästä tulee ilmetä kaikkien partnereiden osuudet sekä hankeyhteistyön toiminta kokonaisuutena. Tässä on oltava selvitys siitä, miten ryhmien välinen yhteistyö sekä yhteydenpito tullaan järjestämään. Kaikki hakemusasiakirjat toimitetaan 14 kappaleena Suomen Akatemian kirjaamoon, ja kaikki samaan hankeyhteistyöhön liittyvät hakemusasiakirjat on toimitettava samassa lähetyksessä. Toisen haun hakemukset laaditaan samalle Suomen Akatemian hakemuslomakkeelle, mutta nyt mukaan oheistetaan kaikki hakulomakkeessa mainitut liitteet. Tutkimussuunnitelman maksimipituus on 12 sivua. Tähän on sisällytettävä kunkin rahoitusta hakevan tutkimusryhmän lyhyt esittely. Hakijoiden on huomattava, että ulkomaalaiset asiantuntijat, jotka eivät välttämättä tunne tutkimusryhmiä, arvioivat toisen vaiheen hakemukset. Täydellisiä hakemuksia hakulomakkeineen ja kaikkine liitteineen toimitetaan 16 kappaletta (alkuperäinen ja 15 kopiota), joiden lisäksi ylimääräisiä tutkimussuunnitelman tiivistelmiä kaksi kappaletta. Toiselle hakukierrokselle hyväksyttyjen hankkeiden lopullisten hakemusten tulee olla toimitettuna Suomen Akatemian kirjaamoon, Vilhonvuorenkatu 6 (postiosoite Suomen Akatemia, kirjaamo, PL 99, Helsinki) viimeistään virka-ajan päättyessä kello Kuoreen sekä hakemuslomakkeiden etusivulle on selvästi merkittävä tutkimusohjelman tunnus EMMA.

6 Tutkimusohjelmasta laaditun hakujulisteen, tämän ohjelmamuistion, hakulomakkeita sekä Suomen Akatemian hakuoppaan saa Akatemian kirjaamosta, jonne myös hakemukset toimitetaan. Postiosoite: Suomen Akatemia, kirjaamo PL Helsinki Katuosoite: Vilhonvuorenkatu 6 p. (09) f. (09) Sähköposti: keskus@aka.fi