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Gliederung. Potential der SiC-basierten Elektronik Stand der Technik und Alternativen Problembereiche und Forschungskonzept Realisierung des Konzepts Umfeld Zusammenfassung. Gliederung. Gliederung. Potential der SiC-basierten Elektronik Stand der Technik und Alternativen

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Gliederung
Gliederung

  • Potential der SiC-basierten Elektronik

  • Stand der Technik und Alternativen

  • Problembereiche und Forschungskonzept

  • Realisierung des Konzepts

  • Umfeld

  • Zusammenfassung


Gliederung1
Gliederung

Gliederung

  • Potential der SiC-basierten Elektronik

  • Stand der Technik und Alternativen

  • Problembereiche und Forschungskonzept

  • Realisierung des Konzepts

  • Umfeld

  • Zusammenfassung


E g 3ev leichte atome hohe debyetemperatur

Leistung x Frequenz

Eg»3eV; leichte Atome; hohe Debyetemperatur

Durchbruchfeldstärke, Barrierenhöhe, Sättigungsdriftgeschwindigkeit, Wärmeleitung

Leistungselektronik; hochfrequente Schaltvorgänge; Energiewandler

Einsparpotential ~ 6 GW in 2030, Ziel des „New Sunshine Program“, Japan


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Gliederung

  • Potential der SiC-basierten Elektronik

  • Stand der Technik und Alternativen

  • Problembereiche und Forschungskonzept

  • Realisierung des Konzepts

  • Umfeld

  • Zusammenfassung


Stand der Technik

  • 4H (6H) Substrate (0001), (000-1) 3‘‘Æ Lely Verfahren

  • Epischichten; CVD; p-, n-dotiert, 1014 - 1019 cm-3

  • Laterale Dotierung: Ionenimplantation

  • Bauelementeisolation: Mesastrukturen

Bisher realisiert:

Schottky Diode 3.5kV 6A Infineon

JFET 2.6kV Ron=60mW/cm2 Hitachi

MOSFET 650V m»10...70 cm2/Vsec Mitsubishi

MESFET fmax =3.8GHz 10W CREE

MESFET fGrenz=8.6GHz New Japan Radio

Alternativen:GaN keine GaN-Substrate SiGe für höchste

direkter Halbleiter Frequenzen (>1GHz)

p-Dotierung niedrige Leistungen

>1GHz, mäßige Leistung


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Gliederung

Gliederung

Gliederung

  • Potential der SiC-basierten Elektronik

  • Stand der Technik und Alternativen

  • Problembereiche und Forschungskonzept

  • Realisierung des Konzepts

  • Umfeld

  • Zusammenfassung


Problembereiche
Problembereiche

  • Substrate Defekte: Stapelfehler, Versetzungen, micropipes ~10cm-2 hohe Leitfähigkeit Polytypkontrolle

  • Dotierung durch Implantation Strahlenschäden, TA > Tepi

  • Bauelementeisolation durch Mesatechnik

  • Sidewall Defekte, nicht kompatibel mit Planartechnik


Forschungskonzept
Forschungskonzept

Alternative Wege: Kristallzüchtung und Dotierung

  • Nicht Verbesserungen existierender Technologien,

    • die von der Industrie verfolgt werden

  • Bieten Chancen für neuartige, prinzipiell bessere Lösungen

  • Sind das originäre Betätigungsfeld universitärer Forschung an der Schnittstelle von Grundlagenforschung und industrieller Entwicklung


  • Konzept basiert auf vier Säulen:

    • Alternative Kristallzüchtungsverfahren (Vortrag Wellmann)

    • Neue Wege in der Dotierung (Vortrag Pensl)

    • Theorie der Dotierung (Vortrag Pankratov)

    • Charakterisierung (Vortrag Strunk)


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    Gliederung

    • Potential der SiC-basierten Elektronik

    • Stand der Technik und Alternativen

    • Problembereiche und Forschungskonzept

    • Realisierung des Konzepts

    • Umfeld

    • Zusammenfassung


    Iv realisierung des forschungskonzepts
    IV.Realisierung des Forschungskonzepts

    7 Lehrstühle der Universität Erlangen-Nürnberg:

    3 Exp. Physik: Ley, Magerl, Pensl

    1 Theoret. Physik: Pankratov

    2 Werkstoffwissenschaft: Strunk, Winnacker

    1 Elektronische Bauelemente: Ryssel

    • Alle sind bereits in der SiC-Forschung tätig (DFG, BMBF, EU, Bayerische Forschungsstiftung)

    • Zwischen allen Gruppen bestehen seit längerem bi- bzw. multilaterale Kooperationen

    • Die nötige Infrastruktur ist vorhanden

    Þ Kompetenz, Kommunikation, kritische Masse

    170 Veröffentlichungen; 40 eingeladene Vorträge; Organisation von ECSCRM 2000


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    Gliederung

    Gliederung

    Gliederung

    • Potential der SiC-basierten Elektronik

    • Stand der Technik und Alternativen

    • Problembereiche und Forschungskonzept

    • Realisierung des Konzepts

    • Umfeld

    • Zusammenfassung


    V umfeld
    V. Umfeld

    International

    Schweden (Linköping, Kista)

    Frankreich (Grenoble, Montpellier, Paris)

    Japan (Tsukuba, Tokyo, Kyoto)

    USA (Raleigh, Pittsburgh, Cleveland)

    National

    Jena: MBE (Richter), Theorie (Bechstedt)

    Paderborn: Spinresonanzmethoden (Spaeth)

    Halle: Positronenannihilation (Krause - Rehberg)

    München: Bauelementesimulation (Wachutka)

    Industrie

    Infineon - LEB: Implantation von SIC

    IKZ, Berlin - WW6: 4‘‘ Wafer

    SiCrystal - Angew. Physik, WW6: Weiterentwicklung von Lely

    SiCED - Angew. Physik: Defektcharakterisierung


    Zusammenfassung

    Konzentration auf Kernprobleme

    Forschung an der Schnittstelle zwischen Grundlagen und Bauelement

    Erwiesene Kompetenz und etablierte Kooperationen

    Enge Verbindungen zur Industrie

    Realistische Erfolgsaussichten

    Zusammenfassung


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