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Aktuelle Projekte

GaAs-Hochleistungsdioden

  • Projektdetails:
    ZiM-Projekt „Entwicklung von GaAs – Hochleistungsdioden“ (2019 - 2021)

    Kurzbeschreibung des Projektes

    Die gegenwärtigen Entwicklungen im Bereich erneuerbarer Energien sowie Elektromobilität führen zu einem immer stärkeren Bedarf an leistungselektronischen Halbleiterbauelementen. Die etablierten Technologien beruhen auf Silizium (Si) oder Siliziumcarbid (SiC) als Halbleitergrundmaterialien. Während Si aufgrund seiner im Vergleich geringen Bandlücke nur geringe Durchbruchsspannungen aufweist, ist SiC als Grundmaterial im Wesentlichen durch seinen hohen Preis und die geringe Verfügbarkeit limitiert.

    Eine attraktive Alternative zu den etablierten Materialien stellt GaAs als Grundmaterial für die Leistungselektronik dar und konnte bereits in vorangegangenen Untersuchungen der Projektpartner für die Leistungselektronik qualifiziert werden.

    Im Rahmen eines ZiM-Projektes wird aufbauend auf den entwickelten Dioden das dynamische Verhalten im Detail untersucht und gezielt beeinflusst, um die Schalteigenschaften zu verbessern. Die dafür verwendete Bestrahlung mittels Protonen/Elektronen wird in enger Zusammenarbeit mit dem Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf durchgeführt und am IAP durch eine fundierte elektrische Charakterisierung wie IV, CV und DLTS-Messungen komplementiert. Aus dem gewonnen Verständnis der Defektcharakteristik im Zusammenhang mit den statischen und dynamischen IV Parametern werden die Wachstums- und Bestrahlungs-Prozesse hinsichtlich schneller Schaltzeiten und geringen ohmschen Verlusten optimiert.

    schematischer Querschnitt GaAs-Diodenstruktur Aufsicht auf im Zentralen Reinraumlabor hergestellte GaAs-Dioden
    Abb. 1: links) die Schematische Darstellung der GaAs-Diodenstruktur im Querschnitt, sowie rechts) die Aufsicht auf im Zentralen Reinraumlabor hergestellten GaAs-Dioden.

    Gleichzeitig findet im Zentralen Reinraumlabor der TU Bergakademie Freiberg die Prozessentwicklung zur konkreten Herstellung von GaAs-Dioden statt. Die Dioden werden auf mittels Flüssigphasenepitaxie(LPE)-Verfahren gewachsenem GaAs-Schichten prozessiert. Eine schematische Darstellung des Diodenaufbaus findet sich in Abb. 1 links sowie die Draufsicht auf prozessierte Dioden in Abb. 1 rechts. Diese neue Technologie des epitaktischen Abscheidens GaAs-Schichten verspricht ein großes Potential gegenüber der kostenintensiven und zeitaufwendigen Gasphasenepitaxie und wird in enger Zusammenarbeit mit 3-5 PE vorangetrieben. Für eine weitere Verbesserung der Diodeneigenschaften werden zusätzlich aufgebrachte dielektrische Schichten zur Passivierung untersucht. Ziel dabei ist sowohl die Reduktion der Leckströme und als auch die Erhöhung der Durchbruchspannung in Rückwärtsrichtung. Perspektivisch können so mittels GaAs Hochleistungsdioden gewonnen mit vergleichbaren Eigenschaften zu den im Herstellungsprozess kostenintensiveren SiC-Dioden.

  • Ansprechpartner:
    Dr.-Ing. Tobias Urban, +49 3731 39-2779, tobias.urban@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf Logo Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand Logo Fraunhofer IIS Logo 3-5 Power Electronics Logo Technische Universität Chemnitz

  • Förderer:
    Logo Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

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GENESIS (2018-2021)

  • Projektdetails:
    Neuartige und weiterentwicklete Produktionsprozesse für die nächste Generation von Silizium Solarzellen (2018 - 2021)
    Teilvorhaben: Licht- und temperaturinduzierte Degradationsuntersuchungen an Solarzellen mit direkt galvanisch hergestellten Ni/Cu/Ag Vorderseiten-Kontakten und passivierenden Kontakten und deren Modellierung.

  • Ansprechpartner:
    Dr. rer. nat Matthias Müller , +49 3731 39-2162, matth.mueller@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo InnoLas Solutions GmbH RENA Technologies GmbH Centrotherm Photovoltaics AG Logo Fraunhofer ISE Logo Universität Freiburg

  • Förderer:
    Logo Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

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Mat4µ

  • Projektdetails:
    Mat4µ - Vom Kristall zum Bauelement – neue Grundmaterialien für die Mikroelektronik (2019 - 2021)
    Forlab-Mat4µ-Logo

    Kurzbeschreibung des Projektes

    Im Forschungslabor Mikroelektronik Freiberg für Materialien der Leistungselektronik (ForLab Mat4µ) werden mittels neuer Anlagen bestehende Ansätze zur Charakterisierung von neuartigen Grundmaterialien für die Mikroelektronik weiter ausgebaut und bis zur Herstellung von Testbauelementen auf Waferlevel erweitert. Damit soll eine umfassende Charakterisierung neuer Halbleitermaterialien und deren Einfluss auf die Funktionalität von Bauelementen in einem frühen Stadium der Materialentwicklung möglich werden. Die Integration neuer Grundmaterialien in die Mikroelektronik wird so vereinfacht und schnellere Innovationszyklen in der Materialentwicklung ermöglicht.

    Mehr Informationen zu den zwölf „Forschungslaboren Mikroelektronik Deutschland“ (ForLab) unter: www.forlab.tech

    Weitere Details zum ForLab Mat4µ.

  • Ansprechpartner:
    Dr. rer. nat. Christian Röder , +49 3731 39-2731, christian.roeder@physik.tu-freiberg.de

  • Förderer:
    Das Projekt wird mit der Förderung der Forschungslabore Mikroelektronik Deutschland (ForLab) durch das BMBF ermöglicht.
    Logo Bundesministerium für Bildung und Forschung

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µTHIN

  • Projektdetails:
    µTHIN - Kontaktlose Charakterisierung von Dünnschicht-Halbleitern großer Bandlücke (2019 - 2021)

    Kurzbeschreibung des Projektes

    Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung von Messtechnik für kontaktlose Leitfähigkeitsmessungen an Dünnschichten von Halbleitergrundmaterialien mit großer Bandlücke, wie zum Beispiel GaN und AlGaN, in einem industriellen Umfeld. Die kontaktlose Messmethode soll eine schnelle Rückkopplung über die physikalischen Eigenschaften der Schichtstruktur direkt nach dem Wachstum ermöglichen. Damit kann in einem frühen Stadium der Material- und Bauelementherstellung über die Fortsetzung des Produktionsprozesses hin zum Bauelement entschieden sowie die Funktionalität und Zuverlässigkeit von Bauelementen beurteilt werden. Aus den Untersuchungen lässt sich das Potential für die Weiterentwicklung zu einem inline-fähigen Verfahren zum Qualitätsmonitoring von neuartigen Grundmaterialien für die Mikroelektronik ableiten.

    Das Vorhaben führt den Forschungsschwerpunkt der universitären und industriellen Halbleiterforschung in Sachsen auf dem Gebiet der Charakterisierung von Halbleitergrundmaterialien mit großer Bandlücke und der Methodenentwicklung fort und trägt damit zur nachhaltigen Stärkung der sächsischen Kompetenz auf diesem Gebiet bei.

  • Ansprechpartner:
    Dr. rer. nat. Christian Röder , +49 3731 39-2731, christian.roeder@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo Freiberg Instruments

  • Förderer:
    SMWA-ESF-Logo

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LeitBAN

  • Projektdetails:
    LeitBAN - Entwicklung von ohmschen Source- und Drain-Kontakten für AlN-basierte Hetero-Feldeffekttransistoren (HFET). (2019 - 2023)

  • Anprechpartner:
    Dr.-Ing. Alexander Schmid , +49 3731 39-2595, alexander.schmid@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo Ferdinand Braun Institut Logo Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland Logo Technische Universität Berlin Logo Fraunhofer IISB Logo b-tu Logo Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg Logo United Monolithic Semiconductors Logo Infineon

  • Förderer:
    Logo Bundesministerium für Bildung und Forschung

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ProCharTest (2020 - 2023)

  • Projektdetails:
    Die geplanten Arbeiten in ProCharTest beinhalten zum größten Teil die Entwicklung und Realisierung von Teststrukturen im zentralen Reinraumlabor sowie eine erste elektrische und optische Charakterisierung der Grundmaterialien und der darauf prozessierten Bauelemente. Detaillierte Analysen hinsichtlich defektspektroskopischer Aspekte, wie zum Beispiel die Identifizierung bauelementkritischer Defekte werden in Zusammenarbeit mit der Fraunhofer Attract-Gruppe Smaragd (Fraunhofer IISB) realisiert. Das zentrale Reinraumlabor bietet die Flexibilität mit verschiedenen Materialien, ob seitens der Grundmaterialien (GaN, AlN, GaAs, SiC), aber auch in den Prozessen, so der Metallabscheidung zu arbeiten. Zudem ist in Freiberg durch die gemeinsame Kooperation eine schnelle Rückkopplung zwischen den Partnern möglich.

  • Ansprechpartner:
    Dr. Franziska Beyer, +49-3731-2033-103, franziska.beyer@iisb.fraunhofer.de

  • Kooperationspartner:
    Logo Fraunhofer IISB Logo Fraunhofer-Institut

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ZORRO (2020 - 2023)

  • Projektdetails:
    Zero-Degradation in mono- und multikristallinen PERC-Solarzellen (2020 - 2023)
    Teilvorhaben: Detaillierte Defektspektroskopie zur Beschreibung des Einflusses des LeTID Defektes auf die Solarzelleffizienz und den Modulenergieertrag

  • Ansprechpartner:
    Dr. rer. nat Matthias Müller , +49 3731 39-2162, matth.mueller@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo Fraunhofer IISB ISC Konstanz e.V Logo Universität Konstanz

  • Förderer:
    Logo Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

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ASCENTPlus

  • Projektdetails:
    Logo ascent+ ascent+ - Untersuchungen zur Kontaktierung und Passivierung von 2D-Materialien. (2020 - 2023)

  • Anprechpartner:
    Dr.-Ing. Alexander Schmid , +49 3731 39-2595, alexander.schmid@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo Tyndall National Institute Logo Imec R&D Logo leti cea tech Logo International Iberian Nanotechnology Laboratory Logo Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik

  • Förderer:
    Logo EU Förderprogramm

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RAMSES-4-CE

  • Projektdetails:
    Logo Ramses RAMSES-4-CE - Raman Absorption and eMission Spectroscopy in an intEgrated Sensor for the Circular Economy (2020 - 2024)

    Kurzbeschreibung des Projektes

    The rapid identification of critical compounds is crucial for an adapted recycling that will enable Circular Economy. RAMSES-4-CE innovates optical spectroscopy-based multisensor systems for the recycling industry. We focus on
    (1) developing a Raman sensor,
    (2) its integration in a LiF-HSI system (EIT inSPECtor),
    (3) advanced multi-source data fusion + machine learning for rapid data integration.
    RAMSES-4-CE

    Weitere Informationen (in Kürze) unter www.ramses4ce.eu

  • Ansprechpartner:
    Dr. rer. nat. Christian Röder , +49 3731 39-2731, christian.roeder@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo Freiberg Instruments Logo Helmholtz-Institut Freiberg Logo GTK

  • Förderer:
    Logo EIT RawMaterials
    Logo EU Förderung

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DIGISORT

  • Projektdetails:
    Logo DIGISORT Digitalisierung mechanischer Sortierprozesse beim mechanischen Batterierecycling (DIGISORT) 2021-2023

    Kurzbeschreibung des Projektes

    Das Projekt DIGISORT zielt auf die Kombination von Prozessdaten, die über optische und spektroskopische Messtechnik (TU BAF-IAP, HZDR-HIF) gewonnen werden, mit den Betriebs- und Trennparametern von Klassier- und Sortierprozessen (TU BAF-MVTAT). Eine solche Datenerfassung, Bewertung und Nutzung (FhG-IKTS) kann ein signifikanter Baustein eines Datenmanagementsystems und einer Qualitätsüberwachung und -optimierung im mechanischen Recyclingprozess werden. Die Anwendung der Technologie ermöglicht es somit, bei schwankenden Qualitäten der Eingangsstoffströme kontinuierlich Konzentratströme, insbesondere für Al und Cu, gleichbleibender hoher Qualität zu erzeugen, wodurch die echte Recyclingquote erhöht werden kann.

    In diesem Teilvorhaben sollen alternative optische (z.B. hyperspektrale Bildgebung - HSI) und spektroskopische Methoden (z.B. Laserinduzierte Fluoreszenz - LIF) zur Charakterisierung des Recyclingstoffstroms genutzt werden. Ziel ist es, charakteristische Parameter des Recyclingstroms wie Partikelgröße, Partikelform, stoffliche Partikeleigenschaften für Eingangs- und Produktstrom in-line in Echtzeit zu erfassen.

    Logo greenBatt Logo DIGISORT

  • Ansprechpartner:
    Dr. rer. nat. Christian Röder , +49 3731 39-2731, christian.roeder@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo MVAT Logo HZDR_HIF Logo IKTS

  • Förderer:
    Logo Bundesministerium für Bildung und Forschung

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Abgeschlossene Projekte

Nachwuchsforschergruppe HalMa

  • Projektdetails:
    Logo HalMa Nachwuchsforschergruppe HalMa - Defekt-Engineering in Wide-Bandgap-Halbleitermaterialien für Anwendungen in der Opto- und Leistungselektronik (2015 - 1018)

    Kurzbeschreibung des Projektes

    HalMa verfolgt das Ziel, eine Verbesserung der Verfügbarkeit sowie eine erhöhte Funktionalität von GaN und verwandter Wide-Bandgap-Halbleitermaterialien, wie z. B. Aluminiumnitrid (AlN), zu erreichen. Dabei wird die gesamte Innovationskette von der Entwicklung alternativer Züchtungsmethoden über die Charakterisierung der Materialien bis hin zur Methodenentwicklung für ein schnelles Qualitätsmonitoring von Halbleitermaterialien und -bauelementen in einem industriellen Umfeld abgedeckt.

    Website Nachwuchsforschergruppe HalMa

  • Ansprechpartner:

    Dr. Franziska Beyer , +49 3731 39-2731, franziska.beyer@extern.tu-freiberg.de

    Dr. rer. nat. Christian Röder , +49 3731 39-2731, christian.roeder@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo NaMLab gGmbH Logo Freiberger Compound Materials GmbH Logo Fraunhofer-Institut Logo Freiberg Instruments Logo Magnettech Gesellschaft für Meß- und Steuerungstechnik GmbH

  • Förderer:
    Logo ESF EU

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inSPECtor

  • Projektdetails:
    Logo inSPECtor inSPECtor - spectroscopy sensor system for laser-induced fluorescence and hyperspectral imaging (2017 - 2020).

  • Anprechpartner:
    Dr. Jan Beyer , +49 3731 39-2162, jan.beyer@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo Freiberg Instruments Logo Helmholtz-Institut Freiberg Logo specim Spectral Imaging Logo GTK

  • Förderer:
    Logo EIT RawMaterials

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IPCEI

  • Projektdetails:
    Logo IPCEI IPCEI - Untersuchung der dielektrischen Relaxation von Gate-Oxiden an 22 nm FDSOI-Bauelementen (fully depleted silicon on insulator). (2018 - 2020)

  • Anprechpartner:
    Dr.-Ing. Alexander Schmid , +49 3731 39-2595, alexander.schmid@physik.tu-freiberg.de

  • Kooperationspartner:
    Logo Gloabalfoundries Dresden Logo Fraunhofer IPMS Logo Technische Universität Dresden Logo namlab Logo AQcomputare

  • Förderer:
    Logo Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

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