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Forschung

Motivation:      

Die energieeffiziente und damit nachhaltige Leistungselektronik steht vor einer revolutionären Entwicklung. Diese Entwicklung ist wirtschaftlich durch den steigenden Bedarf an kompakten, leistungselektronischen Systemen motiviert und wird wissenschaftlich durch die Erforschung neuartiger, nachhaltiger Materialien und innovativer Elektroniksysteme befördert. Um den notwendigen Fortschritt leistungselektronischer Systeme in Deutschland zu erzielen, werden bestehende physikalische Limitierungen der Silicium-Elektronik durch die Entwicklung von Bauelementen aus neuartigen Halbleiterstrukturen überwunden. Funktionale Halbleiterstrukturen basierend auf Materialien mit großer Bandlücke wie Scandiumaluminiumnitrid (ScAlN) und Galliumnitrid (GaN) besitzen hervorragende elektronische Eigenschaften für die zukünftige Leistungselektronik. Ihr Einsatz zur Prozessierung von leistungselektronischen Bauelementen ermöglicht eine erhebliche Verbesserung der elektrischen Eigenschaften von z.B. Spannungswandlern oder Mobilfunksendern. Das beginnt bei der erhöhten Leistungsdichte pro Bauteil und setzt sich mit größeren Schaltgeschwindigkeiten, höheren Betriebstemperaturen und niedrigeren Durchlasswiderständen, gleichbedeutend mit geringeren Schaltverlusten und kompakteren Systemen, fort. Der Markt für Leistungselektronik wächst zurzeit aufgrund der zunehmenden Automatisierung, Digitalisierung und Diversifizierung – besonders in der Automobilindustrie und der Energietechnik – stark. Nach Schätzungen der Unternehmensberatung Roland Berger wird allein der Markt für Elektronik, die elektrischen Strom für die Steuerung von Motoren bereitstellt und die Wandlung von Wechsel- in Gleichstrom ermöglicht, weltweit bis 2020 um sieben Prozent jährlich wachsen.

 

Arbeitsgebiete:

Simulationen: 

Berechnung festkörperphysikalischer Eigenschaften mit Hilfe moderner Programme (nextnano, Ansys, Comsol,…)

Materialien:    

Epitaxie von neuartigen, kristallinen Schichtstrukturen aus Halbleitern mit großer Bandlücke (GaN, ScAlN, Ga2O3, Diamant)

Technologien: 

Prozessierung von mikro- und nano-skaligen Strukturen für aktive und passive leistungselektronische Bauelemente

Bauelemente:  

Entwurf und Entwicklung von leistungselektronischen Komponenten für besonders energieeffiziente Systeme