CD-Labor für Nachhaltige Siliciumcarbid Technologie

Mit dem Verbundhalbleiter Siliciumcarbid (SiC) können leistungselektronische Bauelemente kleiner, leichter und effizienter gebaut werden. Ihre Herstellung ist allerdings sehr komplex, was zu hohen Kosten führt. Die mehrfache Verwendung bestehender Substrate wäre nicht nur nachhaltiger, sondern könnte auch Kosten reduzieren und den Marktanteil dieser vielversprechenden Materialien erhöhen. Hier wird an Lösungen dafür geforscht.

Funktionale Materialien sind seit jeher unser täglicher Begleiter. Haben wir über die Jahrtausende Steine, Hölzer oder spezielle metallische Legierungen als oder zur Herstellung von Werkzeugen oder Gebrauchsgegenständen des alltäglichen Lebens benutzt, so sind aus unserem heutigen Alltag maßgeschneiderte Halbleitermaterialien nicht mehr wegzudenken.

Sie bilden die Basis für mikro- und nanotechnisch hergestellte Bauelemente im Bereich der Elektronik, Sensorik und Aktorik, und finden Verwendung in unterschiedlichen Produkten, wie Smartphones, Kraftfahrzeugen, Elektroautos, Ladestationen, Zügen, Computern und Klimaanlagen. Ferner wäre die Bereitstellung von Diensten in verschiedensten Anwendungen, die wir heute wie selbstverständlich nutzen, wie z.B. 5G, Streaming, Cloud-Computing, Internet-of-Things und Smart-Homes ohne diese außergewöhnliche Materialklasse nicht möglich.

Für leistungselektronische Komponenten, verwendet in modernen Elektroautos oder Schnellladestationen, ist der Verbundhalbleiter SiC von besonderem Interesse. Aufgrund der großen Bandlücke, einer geringen intrinsischen Ladungsträgerkonzentration, hoher kritischer elektrischer Feldstärke und hoher thermischer Leitfähigkeit sind SiC-basierte Bauelemente kleiner, leichter und weisen eine effizientere Energieumwandlung im Vergleich zu ähnlichen Bauelementen auf, die aus dem Standard-Halbleiter Silicium hergestellt sind. Die Herstellung von SiC ist jedoch äußerst komplex, was zu einer begrenzten Verfügbarkeit hochwertiger Substrate, hohen Materialkosten und einem geringen Marktanteil führt.

Es ist daher das Ziel dieses Christian Doppler Labors, den Weg für eine deutliche Steigerung des Marktanteils von SiC-basierten Bauelementen zu ebnen, indem eine mehrfache Verwendung und dadurch eine nachhaltige Nutzung bereits verfügbarer SiC-Substrate mittels einer neuartigen Schichttransfertechnik ermöglicht wird.

Grundlagenforschung zu den zugrunde liegenden Schlüsseltechnologien wie Porosifizierung, Kompaktifizierung und heterogener Integration von SiC werden die Hauptforschungsblöcke dieses Christian Doppler Labors darstellen.