Verbundprojekt: Technologien für neuartige Leistungselektronik und Radaranwendungen - UltimateGaN -; Teilvorhaben: Identifizierung von Degradations- und Ausfallmechanismen und Optimierung neuartiger nitridbasierter Leistungselektronikgeräte durch Ab-Initio-Simulationen

Das Hauptziel von UltimateGaN ist es, die führende Position Europas bei Leistungshalbleitern und Hochleistungs-HF-Anwendungen zu sichern, indem mit der nächsten Generation von GaN-Technologien ein innovativer Durchbruch erzielt wird. Die Herausforderungen, GaN-basierte Bauelemente dieser Technologien zu erreichen, wurden jedoch stark unterschätzt. Das volle Potential von GaN-basierten Bauelementen ist nur ereichbar, wenn die Belastungen durch hohe elektrische Felder, Stromdichten und Leistungsdichten bei gleichzeitiger Notwendigkeit der Verkleinerung der Bauteile keine Gefahr mehr darstellen. Im Rahmen von UltimateGaN wird das MPIE computergestützte Simulationen durchführen, um ein tieferes Verständnis der Grenzflächen zwischen der dielektrischen und der GaN-Schicht des semi-vertikalen Gerätedesigns sowie der Degradationsmechanismen zu erreichen. Dafür sind die entsprechenden Grundursachen zu untersuchen und insbesondere die Rolle von ausgedehnten Defekten sowie bekannten Punktdefekten bei der Leckage und Degradation des Geräts zu bewerten. Zu diesem Zweck wird das MPIE die kooperative Zusammenarbeit mit Device Modeling Activities (TCAD) und dem Experiment weiter vertiefen. Ziel ist es, (i) das Design von halbvertikalen Leistungsbauelementen zu unterstützen, (ii) die Probleme der Degradations und Ausfallmechanismen anzugehen, die Materialeigenschaften von Ga auf Si zu verbessern und den Schichtaufbau sowie das Gerätedesign zu optimieren und (iii) Innovationen in der Zuverlässigkeitsmethodik und Fehleranalyse zu entwickeln, indem Werkzeuge und Verfahren definiert werden, die speziell auf die Eigenschaften von GaN-Bauelementen und Transistoren zugeschnitten sind.