Fraunhofer-Technologiezentrum Hochleistungsmaterialien THMVerbindungshalbleiter der III. und V. Hauptgruppe sind Schlüsselmaterialien der Zukunft für Hochleistungs- und Hochfrequenzanwendungen, insbesondere für den Einsatz in der drahtlosen Kommunikation. Die Herstellung von massiven Einkristallen dieser Materialgruppe, wie GaN und InP, stellt jedoch nach wie vor eine große Herausforderung dar.
Massivkristallzüchtung von GaN
Am Fraunhofer THM/ IISB forschen und entwickeln wir zusammen mit Partnern aus der Industrie die Hydridgasphasenepitaxie (HVPE) als Herstellungsverfahren für große GaN-Kristalle. Um das Kristallwachstum verstehen und optimieren zu können, kombinieren wir Daten aus in-situ Messverfahren mit Ex-situ-Analyse der Kristalleigenschaften und vergleichen die Ergebnisse mit Hilfe der numerischen Simulation mit physikalischen Modellen und Erwartungen. Auf diese Weise kann sowohl die Kristallqualität als auch die Anlagengeometrie optimiert werden.
Forschungsschwerpunkte / Leistungsangebot
- Numerische Simulation von Gasphasenprozessen
- Entwicklung Optimierung von HVPE-Prozessen
- Untersuchung der Mikrostruktur und Eigenschaften von GaN-Kristallen
- Weitere Details
Massivkristallzüchtung von InP
Einen weiteren Schwerpunkt stellen die Herstellung und Bearbeitung von InP-Volumenkristallen dar, die aus der Schmelze bei Drücken bis 100 atm gezüchtet werden. Für die Prozessentwicklung können umfassende Kompetenzen zur Vertical Gradient Freeze (VGF)-Einkristallzüchtung sowie zur numerischen thermischen und thermochemischen Simulation genutzt werden. Um spezifische Oberflächeneigenschaften der aus den Kristallen gefertigten Wafer gezielt erreichen zu können, werden verschiedene Oberflächenbearbeitungsmethoden eingesetzt. Die Materialeigenschaften wie die Defektdichte können mit automatisierten Analysemethoden charakterisiert werden.
Forschungsschwerpunkte / Leistungsangebot
- Anlagen- und Prozessentwicklung für die Vertical Gradient Freeze (VGF)-Kristallzüchtung
- Numerische Simulation von Schmelzzüchtungsprozessen und thermochemischen Prozessbedingungen
- Oberflächenbearbeitung und strukturelle Charakterisierung von Verbindungshalbleitern wie InP und GaAs