Titlu Proiect: Alimentarea sateliților printr-o combinație de colectare a energiei solare și de microunde
Acronim: POWERSAT
Tip proiect: PNCDI IV - Program 5.8 - Cooperare Europeană și Internațională/Orizont Europe/Premiere institutii
Contract nr. 98 PHE ⁄ 2025 (Cod proiect: PN-IV-P8-8.1-PRE-HE-ORG-2024-0244)
Durata proiectului: 01/01/2025 - 30/09/2027
Buget: 200.160 lei
Instituţie contractoare: Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologie – IMT Bucureşti (www.imt.ro)
Autoritate contractantă: Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării – UEFISCDI (www.uefiscdi.gov.ro)

Director proiect: Dr. Martino ALDRIGO (martino.aldrigo@imt.ro)

Activitățile acestui proiect fac parte din proiectul european POWERSAT- Powering Satellites by a Combination of Solar and Microwave Energy Harvesting (Grant agreement ID: 101162320). Detalii proiect: https://cordis.europa.eu/project/id/101162320
IMT este implicat in toate WP-urile (1-6) cu 45 PM (person-month) in total.
IMT este leader WP1: Design and simulation activities si va avea un rol fundamental inclusiv in activitatile de fabricare a diodelor bazate pe materiale bidimensionale (2D) si a sistemelor de colectare de energie electromagnetica in gama de frecvente care corespunde cu infrarosul indepartat (100-400 THz). Proiectul suport va contribui la realizarea acestor deziderate.

Aceste activitati nu se regasesc in proiectul POWERSAT (Grant agreement ID: 101162320) si reprezinta o dezvoltare suplimentara.
Detalii proiect: https://cordis.europa.eu/project/id/101103057

 Obiectivul acestei activitati suport este fabricarea unui sistem complementar de tip energy harvester pentru aplicatii electronice de joasa putere, care pot fi integrate in sisteme radar terestre si satelitare, in acest caz din urma menite sa reduca numarul de panouri solare folosite intr-un satelit. In detaliu, fabricarea unui energy harvester in banda 50 – 70 GHz va permite crearea unei retele de sisteme de tip energy harvester in aceeasi gama de frecvente, capabila sa colecteze energia electromagnetica stocata in pierderile de „spillover” ale antenelor satelitilor, astfel permitand o regenerare eficienta a puterii emise de aceleasi antene.

• Rezultate obținute
  • Rezumatul executiv al etapei din anul 2025

  În Etapa 1 a proiectului au fost realizate toate obiectivele prevăzute pentru fiecare activitate. Rezultatele principale obținute în anul 2025 au fost următoarele:

  1. Au fost proiectate, simulate, fabricate și măsurate antene în gama de frecvențe 50–70 GHz pe substrat de siliciu de înaltă rezistivitate. S-a creat o cavitate sub fiecare antenă pentru a îmbunătăți atât pierderea la reflexie, cât și radiația antenei, astfel încât metalizarea antenei a fost depusă pe o membrană de siliciu de 100 μm. În proiectarea antenelor s-a ținut cont și de prezența antenelor adiacente și de efectul acestora asupra performanțelor electrice ale antenei măsurate.
     
  2. Au fost simulate diode metal-izolator-metal pe bază de oxid de zirconiu, cu grosime de doar câțiva nanometri, depus între două metale diferite pentru a îmbunătăți asimetria și neliniaritatea dispozitivului.
  3. Activitatea de diseminare a cuprins o lucrare publicată într-o revistă ISI și o lucrare prezentată la o conferință internațională.

Rezultatele estimate

1) proiectarea si simularea electromagnetica a unei antene tip „dipol” sau „bow-tie” sau similar, cu frecventa de lucru in gama 50 – 70 GHz, pe un sustrat subtire de SiO2/ HRSi cu o grosime de cel mult 200 microni;

2) proiectarea, modelarea si simularea analitica/ multifizica/ de circuit/ electromagnetica a unor diode de tip metal-izolator-metal (MIM) pe baza de oxizi de hafniu si/ sau zirconiu si a unor diode geometrice pe baza de grafena si/ sau alt material 2D, cu frecventa de taiere de ordinul sutelor de gigaherti;

3) proiectarea si simularea de circuit/ electromagnetica a intregului sistem de colectare de energie electromagnetica prin integrarea monolitica a antenei cu o dioda prin o retea de adaptare de impedanta si un filtru trece-jos la iesirea diodei.

Jurnale

M. Aldrigo, M. Modreanu, F. Nastase, S. Vulpe, S. Iordanescu, M. Dragoman, “Metal-insulator-metal ferroelectric switchable diodes based on zirconium oxide and their application in electromagnetic energy harvesting”, Phys. Scr. (IF = 2,6 – Q2; AIS = 0.353), Vol. 100, No. 8, Art. No. 085511, Jul. 2025; DOI: https://doi.org/10.1088/1402-4896/adf0a8 – corresponding author.

Conferinte

E. Pavoni, E. Mohebbi, M. Petroselli, D. Mencarelli, L. Pierantoni, P. Stipa, C. H. Joseph, M. Aldrigo, E. Laudadio, “MIM diodes based on dielectric HfO2 and ZrO2: a comparative atomistic analysis”, ICEAA - IEEE APWC 2025, 8-12 Sep. 2025, Palermo, Italy.