Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Siliciumcarbid: Preisgekrönte Forschungsarbeiten des Fraunhofer IISB

30.10.2009
Gemeinsam haben Forscher des Fraunhofer IISB Erlangen, der SiCrystal AG in Erlangen und der Kristallographie der Universität Freiburg Materialdefekte im Halbleitermaterial Siliciumcarbid untersucht. Diese Arbeiten wurden im Oktober 2009 sowohl mit dem Poster Award auf dem Nutzertreffen der Angstromquelle Karlsruhe als auch mit dem MANSiC Poster Award im Rahmen der Internationalen Siliciumcarbid-Konferenz in Nürnberg ausgezeichnet.

Siliciumcarbid (SiC) hat aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften ein hervorragendes Anwendungspotential als Halbeitermaterial für die Leistungselektronik. Dafür werden SiC-Substrate benötigt, auf denen für die Bauelementeherstellung dünne kristalline SiC-Schichten mittels Epitaxieverfahren abgeschieden werden.

Die SiC-Substrate und die SiC-Schichten müssen eine hohe strukturelle Perfektion aufweisen, damit die Bauelemente zuverlässig funktionieren. Insbesondere Materialdefekte in Form von bestimmten Versetzungstypen, Abweichungen von der idealen Atomgitterstruktur, können die Leistungsfähigkeit der Bauelemente nachteilig beeinflussen.

Deshalb ist es von großer Bedeutung, den Versetzungstyp sowie die Versetzungsdichte und -verteilung in Abhängigkeit von der Dotierung in den Substraten und den darauf aufgewachsenen Epitaxieschichten nachweisen zu können. Standardmäßig ist seit Jahren weltweit das Verfahren des defektselektiven Ätzens der SiC-Proben in einer 500°C heißen Kaliumhydroxid-Schmelze (KOH) etabliert. Bei dieser Methode werden auf den SiC-Scheiben um die Versetzungen herum Ätzgruben erzeugt, die dann automatisiert unter dem Mikroskop ausgezählt werden können.

In der Fachwelt herrschte bisher die Meinung vor, dass die unterschiedlichen Versetzungstypen im SiC mit diesem Verfahren eindeutig anhand der Größe und Form dieser Ätzgruben identifiziert werden können. "In der Fachliteratur ging man davon aus, dass große hexagonale Ätzgruben so genannte Schraubenversetzungen und kleine hexagonale Ätzgruben so genannte Stufenversetzungen dekorieren, die sich in Wachstumsrichtung ausbreiten.

Ein dritter Versetzungstyp, die Basalebenenversetzungen, zeigt eine ovale Ätzgrubenform. Diese Annahme gilt nach unseren Untersuchungen so nicht mehr", erläutert die SiC-Forscherin Birgit Kallinger vom Fraunhofer IISB.

In Kooperation mit der Universität Freiburg und der SiCrystal AG, einem weltweit etablierten Produzenten von SiC-Substraten, haben die SiC-Experten vom Fraunhofer IISB ein komplementäres Verfahren benutzt, um die Versetzungen im SiC direkt nachzuweisen. Dazu wird hochenergetische Röntgenstrahlung, so genannte Synchrotronstrahlung, benötigt, wie sie an großen Teilchenbeschleunigern zur Verfügung steht.

"Die TOPO-TOMO-beamline der Synchrotron Angstromquelle Karlsruhe (ANKA) ist für solche Untersuchungen hervorragend geeignet", erklärt Dr. Andreas Danilewsky, Spezialist für Röntgenuntersuchungen von der Universität Freiburg. "An ausgewählten Substraten und Epitaxieschichten haben wir entsprechende Röntgenbilder aufgenommen und die darin nachgewiesenen Versetzungstypen identifiziert. Die SiC-Proben wurden anschließend defektselektiv geätzt und die erhaltenen Ätzbilder mit den zugehörigen Röntgenaufnahmen verglichen."

Die Forscher haben herausgefunden, dass im Falle der geätzten, hoch stickstoffdotierten Substrate keine eindeutige Unterscheidung zwischen Stufen- und Schraubenversetzungen anhand der Ätzgrubengröße möglich ist. Jedoch können die Basalebenenversetzungen eindeutig identifiziert sowie die Häufigkeit und Verteilung aller Versetzungen auf den Proben sicher bestimmt werden.

Im Falle der Epitaxieschichten, die niedriger mit Stickstoff oder mit Aluminium dotiert sind, ist es dagegen möglich, anhand der Ätzgrubengröße und -form außer den Basalflächenversetzungen auch Stufen- und Schraubenversetzungen zu unterscheiden. Zusätzlich tritt aber bei einer bestimmten Stickstoffdotierung ein bislang neuer, unbekannter Versetzungstyp auf, dessen Ätzgrubengröße sich von jener der Stufenversetzungen unterscheidet. "Wir vermuten zwar, dass es sich bei diesen unbekannten Versetzungen um einen Typ von Stufenversetzungen handelt, müssen aber erst noch den eindeutigen Nachweis erbringen", so Birgit Kallinger, "Die Konsequenz aus unseren Untersuchungen ist, dass erstens mit vielen in der Literatur veröffentlichten Ergebnissen vorsichtig umgegangen werden muss, zweitens zwar das KOH-Ätzen als einfache, billige und schnelle Methode in der industriellen Produktion geeignet ist, um die Anzahl und Verteilung aller Versetzungen zu bestimmen sowie die Basalebenenversetzungen eindeutig zu identifizieren, drittens aber ein neues, einfaches und schnelles Ätzverfahren entwickelt werden muss, um auch eindeutig Stufen- und Schraubenversetzungen für hohe Dotierungen unterscheiden zu können."

Birgit Kallinger vom Fraunhofer IISB stellte stellvertretend für das gesamte Forscherteam aus Wissenschaft und Wirtschaft die Ergebnisse als Posterbeitrag im Oktober 2009 sowohl beim jährlichen Treffen der Nutzer der Synchrotronquelle ANKA in Karlsruhe als auch auf der International Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ICSCRM2009) der Fachwelt vor. Letztere gilt als weltweit größte und renommierteste Konferenz zum Thema Siliciumcarbid, in Nürnberg fanden sich dieses Jahr rund 500 internationale Experten ein. Für ihre Posterbeiträge wurden Frau Kallinger und ihr Team sowohl mit dem Best Poster Award des ANKA-Nutzertreffens als auch mit dem MANSIC Poster Award der ICSCRM2009 ausgezeichnet.

Die vorgestellten Arbeiten und Ergebnisse wurden gemeinsam vom Fraunhofer IISB und der SiCrystal AG im Rahmen des von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projekts KoSiC durchgeführt. Die Messzeit für die Durchführung der Experimente am Synchrotron, die unter der wissenschaftlichen Betreuung von Dr. Danilewsky stattfanden, wurde vom ANKA zur Verfügung gestellt.

Ansprechpartner:
Dr. Jochen Friedrich
Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB
Schottkystraße 10, 91058 Erlangen, Germany
Tel. +49-9131-761-269
Fax +49-9131-761-280
info@iisb.fraunhofer.de

Dr. Bernd Fischer | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.iisb.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Wirtschaftsmagazin Capital: Platz 1 für wohngesundes Bauen geht an das Ökohaus-Unternehmen Baufritz
18.06.2018 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Muskelaufbau im Computer: Internationales Team will Entstehung von Myofibrillen enträtseln
13.06.2018 | Technische Universität Dresden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics