Verbundprojekt: Technologien für energieeffiziente Indiumphosphid-basierte Hochfrequenzelektronik - Move2THz -

Zukünftige Hochfrequenzsysteme (HF-Systeme) im Bereich von 20 GHz bis 1 THz erfordern Transistortechnologien, die hohe Grenzfrequenzen bei gleichzeitig hoher Durchbruchspannung, hoher Linearität und gutem Rauschverhalten besitzen. Hierfür ist das Indiumphosphid (InP) Materialsystem hervorragend geeignet. Heterostruktur-Bipolartransistoren (HBT) basierend auf komplexen Schichtstrukturen, die gitterangepasst auf InP Substraten epitaxiert werden, weisen die benötigten Grenzfrequenzen auf und besitzen aufgrund der Bandlücke des InP Materials hohe Durchbruchspannungen. Zur Herstellung dieser InP-HF-Chips wird synthetisch hergestelltes Halbleitermaterial benötigt, das in sogenannten Epitaxieverfahren in einkristalliner Form abgeschieden wird. Diese Schichtfolgen beinhalten an Indiumphosphid gitterangepasste Strukturen, die verschiedene Zusammensetzungen beinhalten, InGaAs. Während des Wachstums werden in die Heterostruktur Dotierstoffe eingebracht, um z.B. npn Bipolartransistoren zu realisieren. Die Funktion des Bauelements wird durch die Schichtfolge bestimmt. Zur kommerziellen Anwendung muss diese Technologie zu größeren Wafer-Durchmessern von 200 und 300 mm skaliert werden, um in großindustriellen Chipfabriken eingesetzt werden zu können. Im Verbundprojekt werden die benötigten Substrate entwickelt. Im Rahmen des EU-KDT-Verbundprojekts Move2THz entwickelt UDE mittels Metallorganischer Gasphasen-Epitaxie (MOCVD) die funktionalen Transistorschichten auf diesen großflächigen Wafern, und erforscht neue Bauelementkonzepte zur weiteren Steigerung von Grenzfrequenzen, Durchbruchspannung, Effizienz, und Linearität zum Einsatz der Technologie z.B. in zukünftigen Kommunikationssystemen (6G and beyond), zur zerstörungsfreien Materialprüfung und -erkennung, für hochauflösende Radare, oder in der medizinischen Bildgebung. Die Epitaxieanlage der UDE wurde in BMBF ForLab SmartBEam gefördert.