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 Wie schwingen Atome in Graphen-Nanostrukturen?
13.08.2019 | Universität Wien

nachricht Damit finden wir jeden Fehler
09.08.2019 | Hochschule Landshut

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Laser für durchdringende Wellen: Forscherteam entwickelt neues Prinzip zur Erzeugung von Terahertz-Strahlung

Der „Landau-Niveau-Laser“ ist ein spannendes Konzept für eine ungewöhnliche Strahlungsquelle. Er hat das Zeug, höchst effizient sogenannte Terahertz-Wellen zu erzeugen, die sich zum Durchleuchten von Materialen und für die künftige Datenübertragung nutzen ließen. Bislang jedoch scheiterten nahezu alle Versuche, einen solchen Laser in die Tat umzusetzen. Auf dem Weg dorthin ist einem internationalen Forscherteam nun ein wichtiger Schritt gelungen: Im Fachmagazin Nature Photonics stellen sie ein Material vor, das Terahertz-Wellen durch das simple Anlegen eines elektrischen Stroms erzeugt. Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) waren maßgeblich an den Arbeiten beteiligt.

Ebenso wie Licht zählen Terahertz-Wellen zur elektromagnetischen Strahlung. Ihre Frequenzen liegen zwischen denen von Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Sowohl...

Im Focus: A miniature stretchable pump for the next generation of soft robots

Soft robots have a distinct advantage over their rigid forebears: they can adapt to complex environments, handle fragile objects and interact safely with humans. Made from silicone, rubber or other stretchable polymers, they are ideal for use in rehabilitation exoskeletons and robotic clothing. Soft bio-inspired robots could one day be deployed to explore remote or dangerous environments.

Most soft robots are actuated by rigid, noisy pumps that push fluids into the machines' moving parts. Because they are connected to these bulky pumps by tubes,...

Im Focus: Crispr-Methode revolutioniert

Forschende der ETH Zürich entwickelten die bekannte Crispr/Cas-Methode weiter. Es ist nun erstmals möglich, Dutzende, wenn nicht Hunderte von Genen in einer Zelle gleichzeitig zu verändern.

Crispr/Cas ist in aller Munde. Mit dieser biotechnologischen Methode lassen sich in Zellen verhältnismässig einfach und schnell einzelne Gene präzise...

Im Focus: Wie schwingen Atome in Graphen-Nanostrukturen?

Innovative neue Technik verschiebt die Grenzen der Nanospektrometrie für Materialdesign

Um das Verhalten von modernen Materialien wie Graphen zu verstehen und für Bauelemente der Nano-, Opto- und Quantentechnologie zu optimieren, ist es...

Im Focus: Vehicle Emissions: New sensor technology to improve air quality in cities

Researchers at TU Graz are working together with European partners on new possibilities of measuring vehicle emissions.

Today, air pollution is one of the biggest challenges facing European cities. As part of the Horizon 2020 research project CARES (City Air Remote Emission...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gedanken rasen zum Erfolg: CYBATHLON BCI Series 2019

16.08.2019 | Veranstaltungen

Impfen – Kleiner Piks mit großer Wirkung

15.08.2019 | Veranstaltungen

Internationale Tagung zur Katalyseforschung in Aachen

14.08.2019 | Veranstaltungen

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

Laser für durchdringende Wellen: Forscherteam entwickelt neues Prinzip zur Erzeugung von Terahertz-Strahlung

16.08.2019 | Physik Astronomie

Solarflugzeug icaré testet elektrische Flächenendantriebe

16.08.2019 | Energie und Elektrotechnik

Neue Überlebensstrategie der Pneumokokken im Zentralnervensystem identifiziert

16.08.2019 | Biowissenschaften Chemie

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