Schnelles Internet, Elektromobilität und energieeffiziente Beleuchtungstechnologien gewinnen im täglichen Leben immer mehr an Bedeutung. Für diese moderne Hochfrequenz-Leistungs- und Optoelektronik sind Halbleiter-Bauelemente auf der Basis von Galliumnitrid (GaN) unverzichtbar. Wichtige Einsatzfelder sind LED-Beleuchtung, Steuerungstechnik für Elektromobilität sowie Hochfrequenz-Datenübertragung in den 5G/6G-Mobilfunknetzen der Zukunft.

Der Gesamtmarkt für GaN-Substrate hatte laut einer aktuellen Studie 2021 ein Volumen von rund 200 Millionen US-Dollar. Die prognostizierten jährlichen Steigerungsraten liegen bei elf Prozent. Am Institut für Nichteisenmetallurgie und Reinststoffe wird deshalb eine innovative Züchtungsmethode zur Herstellung von GaN-Schichten auf Saphirsubstraten erforscht und weiterentwickelt. Diese Methode zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität bei der Wahl der Herstellungsparameter aus. So können die Eigenschaften der GaN-Schichten gezielt eingestellt und verändert werden. Damit sind detaillierte Untersuchungen zu den grundlegenden Prozessen beim Schichtwachstum möglich. Die Arbeiten zur Weiterentwicklung der Methode konzentrieren sich auf die Verbesserung der Schichtqualität und die Erhöhung der Reproduzierbarkeit des Züchtungsprozesses.

Ziele sind eine umweltfreundlichere und kostengünstigere Alternative gegenüber bisherigen Herstellungsmethoden sowie verbesserte Struktureigenschaften, die die Qualität erhöhen. Bei dieser innovativen Züchtungsmethode, an der das Team derzeit arbeitet, können toxische und aggressive Ausgangsstoffe sowie Reaktionsprodukte weitgehend vermieden werden. Dadurch verringern sich auch die Kosten für Arbeits- und Umweltschutz.