Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Innovationspreis für Berliner Kristallzüchter-Team

07.12.2001


GaAs-Kristalle aus dem Institut für Kristallzüchtung.
Foto: IKZ


Neue Herstellungstechnologie für defektarme Galliumarsenid-Verbindungshalbleiter

Mit dem Innovationspreis 2001 Berlin/Brandenburgs wird am 7. Dezember ein Forscher-Team aus dem Berliner Institut für Kristallzüchtung (IKZ) ausgezeichnet. Die Wissenschaftler um Dr. Michael Neubert, Arbeitsgruppe Czochralski-Halbleiter, erhalten den Preis für die Entwicklung eines neuen Herstellungsverfahrens für defektarme Galliumarsenid-Kristalle.

Verbindungshalbleiter, wie Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP) oder Galliumphosphid (GaP), sind Basismaterialien für die Optoelektronik und Hochfrequenzmikroelektronik - zwei Anwendungszweige, in denen das Grundmaterial der Elektronik Silicium (Si) nicht oder nur schwer mithalten kann. GaAs findet man in der Infrarottechnik z.B. in Fernbedienungen, in Laserdioden für das Brennen und Abspielen von CDs. GaAs-Mikrochips sind das Herzstück der drahtlosen Kommunikation im Hochfrequenzbereich, sei es im Handy, in Funksatelliten oder bei der GPS-Navigation. Der Einsatz von GaAs-basierten Bauelementen wird auch in Zukunft, zum Beispiel bei der KFZ-Abstandsüberwachung, in Großbildschirmen und Verkehrsampeln, für hohe Zuverlässigkeit und Einsparung von Energie sorgen. Das macht klar, warum sich der Umsatz dieses Materials in den letzten zehn Jahren weltweit verdoppelt hat.
Solche Bauelemente werden aus Kristallen hergestellt, die zunächst aus der Schmelze bei 1240 °C "gezüchtet" und danach für das Aufbringen der aktiven Mikrostrukturen in Scheiben zerlegt werden. Um eine hohe Ausbeute und Wirtschaftlichkeit zu erzielen, besitzen die Kristalle bereits beachtliche Ausmaße: Durchmesser bis zu 150 mm, Längen bis zu 300 mm, Gewichte über 25 kg. Ein Ende dieser Entwicklung ist noch nicht abzusehen. Gleichzeitig erhöhen sich aber auch die Anforderungen der Bauelementehersteller an die Kristallgüte, sodass die GaAs-Produzenten in Japan, den USA und Europa - hierzu gehört auch das international renommierte deutsche Unternehmen Freiberger Compounds Materials (FCM) GmbH - große Anstrengungen unternehmen, einen deutlichen Qualitätssprung zu erzielen.

Die besondere Herausforderung liegt auch darin, dass ein zweielementiger Verbindungshalbleiter viel schwieriger zu beherrschen ist als etwa das elementare Silicium. Hier setzten die Forschungen des Instituts für Kristallzüchtung an. Ihr Ziel: ein deutlich verbessertes Technologiekonzept, das in konventionellen Kristallzüchtungsanlagen verwendbar ist und zu besseren Kristalleigenschaften führt.


Innerhalb eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem o.g. Industriepartner FCM geförderten Forschungsprojekts wurde dieses Ziel für Kristalle mit Durchmessern bis zu 100 mm erfüllt. Die Defektdichte wurde gegenüber dem konventionell gezüchteten GaAs um eine Größenordnung reduziert. Zurzeit läuft die Entwicklung größerer Kristalle mit Durchmessern von 150 mm.
Die wichtigsten wissenschaftlich-technischen Innovationen des neuen Verfahrens sind: 1. der Kristall wächst innerhalb eines speziell entwickelten, gasdichten Innengefäßes in einem gegenüber dem konventionellen Verfahren sehr homogenen Temperaturfeld bei deutlich geringeren Temperaturdifferenzen 2. ein über eine separate Quelle realisierter Arsen-Gegendruck stabilisiert die Oberfläche des sehr heißen Kristalls, sodass er sich nicht zersetzen kann
3. bezüglich der Wärmeisolation, mechanischer Durchführungen in das Gefäß, einer gasdichten Wägung des Kristalls im Gefäß, der Steuerung und visuellen Überwachung des Prozesses wurden originelle ingenieurtechnische Leistungen erbracht.

Das Institut verfügt mit dieser Technologie über ein hoch entwickeltes, sehr leistungsfähiges Verfahren. Auch über die Anwendung bei GaAs hinaus erscheint die eingesetzte Züchtungstechnik vielversprechend für die Einkristallzüchtung von Substanzen mit flüchtigen Komponenten. Nicht zuletzt gelingt es mit dieser Technik sogar, auf die bei dem herkömmlichen Verfahren unumgängliche Abdeckschmelze zu verzichten und damit Kristalle mit speziellen Eigenschaften herzustellen. Dem Verfahren werden hervorragende Zukunftsperspektiven attestiert.

Kontakt: Dr. Michael Neubert, Tel.: 030 / 63 92 3030; E-Mail: michael.neubert@ikz-berlin.de

Joachim Moerke | idw
Weitere Informationen:
http://www.ikz-berlin.de/

Weitere Berichte zu: FCM GaAs Innovationspreis Kristall Kristallzüchtung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen
23.04.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

nachricht Ein Wimpernschlag vom Isolator zum Metall
17.04.2018 | Forschungsverbund Berlin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

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

Verleihung GreenTec Awards 2018 – Kategorie »Energie« am 24. April 2018 auf der Hannover Messe

23.04.2018 | Förderungen Preise

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

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