Im Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT werden Technologien entwickelt, die in zukünftigen Bauteilen und neuen elektronischen Systemen eingesetzt werden, wie etwa in Elektroautos oder Windrädern. Das Ziel der Forscher sei es, elektronische Bauelemente um den Faktor zehn deutlich zu verkleinern – also auf „zehn Prozent der aktuellen Größe bei gleichen Eigenschaften“, so Prof. Holger Kapels, ISIT-Geschäftsfeldleiter Leistungselektronische Systeme einem Medienbericht zufolge. Um die Chips kleiner produzieren zu können, seien neue Materialien nötig.
In der Leistungselektronik wird das ISIT deshalb Anlagen für die Erschließung von Gallium-Nitrid (GaN) als neue Materialbasis für innovative Leistungsbauelemente bereitstellen, die es bisher am Institut nicht gab. Die bisher gängigen Silizium-Leistungsschalter sind zwar technologisch ausgereift, jedoch sind die elektrischen Eigenschaften der Transistoren bereits am theoretischen Limit angelangt. GaN biete gegenüber dem Silizium eine Reihe von Vorteilen für die Herstellung von Leistungsbauelementen. Das neue Material ist zwar noch recht teuer, Kapels rechnet aber mit massenmarkttauglichen Preisen in bereits wenigen Jahren.
GaN-Leistungsschalter könnten dann zentrale Elemente für leistungselektronische Module werden, z. B. Stromrichter in Elektroautos oder in Photovoltaik- und Windenergieanlagen, und sie können helfen, diese Systeme deutlich leistungsfähiger und langlebiger zu machen. Zum Beispiel ein ganzes Windradleben lang – immerhin bis zu 30 Jahre.
Konkret geht es am ISIT um Geräte zur Strukturierung und zum Beschichten von GaN-Substraten sowie um Geräte zur Vermessung und der elektrischen Charakterisierung von GaN-Leistungsbauelementen. Neben der Messtechnik werden auch aufwändige Rechnerprogramme zur Simulation physikalischer Abläufe und Prozesse beschafft.
Auch für die Entwicklung von Sensoren und Aktoren werden neue Anlagen angeschafft, um weiterhin innovative Technologien entwickeln zu können, die sich in industrielle Fertigungsverfahren überleiten lassen. Beschafft werden Geräte zum Aufbringen von piezoelektrischen und magnetischen Materialien auf Silizium, Aufdampfanlagen für spezielle optische und Infra-Rot Beschichtungen und Ofensysteme, in denen Wafer aus Glas viskos spezifisch geformt werden können.
Das ISIT kann mit diesem neuen Gerätepark der Industrie zukunftsweisende Fertigungsverfahren anbieten und ist in der Lage neuartige Bauelemente wie etwa Magnetfeldsensoren, optische Mikroscanner oder Mikrolautsprecher zu entwickeln und in die Produktion zu überführen.
Quelle: Fraunhofer – Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland: 19,3 Millionen Euro für modernstes Equipment am Fraunhofer ISIT // Norddeutsche Rundschau – Spezialist für Miniaturisierung: Chips aus Itzehoe könnten für mehr Platz im Auto sorgen
