OXIKON - Galliumoxid Leistungselektronik für hocheffiziente, kompakte Energiekonverter
Mit der neuen Hightech-Strategie "Innovationen für Deutschland" hat sich die Bundesregierung das Ziel gesetzt, Ideen aus der Forschung noch schneller in innovative Produkte, Dienstleistungen und Innovationen für die Gesellschaft zu überführen. Dafür muss die Brücke zwischen akademischer Forschung und ihrer wirtschaftlichen Verwertung bzw. gesellschaftlichen Anwendung weiter gestärkt werden. Die Fördermaßnahme "Validierung des technologischen und gesellschaftlichen Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung - VIP+" setzt hier an und unterstützt Forscherinnen und Forscher dabei, Forschungsergebnisse systematisch zu validieren und Anwendungsbereiche zu erschließen.
In elektronischen Hochleistungsbauelementen, beispielsweise für die Antriebstechnik, die Elektromobilität oder die Energieeinspeisung, kommen zurzeit Transistoren auf Basis der Halbleitermaterialien Silizium, Siliziumcarbid oder Galliumnitrid zum Einsatz. Im Vergleich hierzu weisen Transistoren auf Basis von Galliumoxid eine weit höhere Spannungsfestigkeit auf und bieten damit ein hohes Potenzial für noch kleinere und effizientere Leistungsbauteile. Des Weiteren lassen sich Galliumoxid-Halbleiter auch großflächig und somit kostengünstig herstellen. Die daraus zu fertigenden Transistoren könnten zudem bei sehr hohen Temperaturen ohne zusätzlichen Kühlaufwand betrieben werden. Somit könnten auf Basis von Galliumoxid kompakte sowie energie- und kosteneffiziente Hochleistungsbauelemente gefertigt werden. Das Material und die darauf basierende Transistortechnologie stehen jedoch noch am Anfang der Entwicklungen.
Das Verbundvorhaben OXIKON basiert auf Forschungsergebnissen die mittels industrietauglicher Verfahren elektrisch aktive Galliumoxid-Schichten mit hoher Schichtqualität auf kostengünstig hergestellten Galliumoxid-Kristallen präparierten. Im Rahmen des Vorhabens sollen Schalttransistoren für die Anwendung bei sehr hohen Spannungen in leistungselektronischen Wandlersystemen realisiert und die entwickelten Fertigungsverfahren entlang der Wertschöpfungskette validiert werden. Das Vorhaben wird unter Koordination des Leibniz-Instituts für Kristallzüchtung (IKZ) gemeinsam mit dem Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), und der Technischen Universität Berlin (TUB) durchgeführt.
Das FBH übernimmt das Design von Prozessmodulen, Funktionalschichten und Bauelementlayout im Hinblick auf die avisierten Hochspannungs-Transistoren, führt die entsprechende Prozessentwicklung durch und charakterisiert die Bauelemente.
Für die Verwertung der Ergebnisse sind sowohl Ausgründungen aus den Instituten als auch Lizensierungen oder gezielte Weiterentwicklungsprojekte vorstellbar.