Projekt- und Abschlussarbeiten

Aktuelle Themenstellungen für Projekt- und Abschlussarbeiten

Kontaktieren Sie uns gerne, wenn Sie an diesen Themen interessiert sind. Der Inhalt der Arbeiten betrifft Design, Technologie und/oder Messung und Analyse.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Nils Weimann

Aktuell verfügbare Aufgabenstellungen

(B.Sc./M.Sc.) Design und Technologieentwicklung für THz-Transistoren in 6G-Anwendungen und optoelektronischen Front-Ends

Die Datenraten, sowohl in drahtlosen als auch faseroptischen Übertragungssystemen, steigen weiter exponentiell. Dies erfordert Trägerfrequenzen und Bandbreiten im THz-Bereich, welche mit existierenden Transistortechnologien nicht erreicht werden können.

Dieses Problem kann mit Indiumphosphid (InP)-basierten Transistoren und Tunneldioden gelöst werden, die am Lehrstuhl entwickelt werden. Ein kritischer Flaschenhals für die Geschwindigkeit dieser Chips ist die elektrische Leitfähigkeit des Halbleitermaterials, sowie Kontakte zu diesen hochdotierten Schichten. Im Fokus steht zurzeit die Optimierung von p-dotiertem GaAsSb, einem ternärene Mischkristall mit einem Atomabstand, der InP entspricht, und daher in komplexen InP-basierten Heterostrukturen eingesetzt werden kann. Im Fachgebiet werden, gefördert im EU JU CHIPS-Projekt Move2THz, InP/GaAsSb Heterostrukturen für Bipolartransistoren mittels MOCVD (Metallorganischer Gasphasenabscheidung) realisiert und passende Chip-Prozesse entwickelt.

Im Rahmen von Abschlussarbeiten (B.Sc./M.Sc.) werden Testschichten analysiert (Röntgenbeugung, Photolumineszenz, Rasterkraftmikroskopie) und Submikrometer-Teststrukturen für Kontaktwiderstände und HF-Transistoren mittels Elektronenstrahl-Lithografie, Plasmaätzen und Metallbeschichtung realisiert, um optimale Bauelementeigenschaften zu erreichen.

Hierbei wird die Optimierung im Kontext des Bauelements vorgenommen, einschließlich physikalischer Modellierung des Gleichstrom- und Hochfrequenzverhaltens, sowie Vergleich mit physikalischen Simulationen (TCAD).

Betreuer: M.Sc. Jan Ebbert

(B.Sc./M.Sc.) Implementation von Nanometer-Lithografieprozessen für skalierte Höchstfrequenz-Bauelemente

Neueste Halbleiterchips für KI-Beschleuniger, performante Mobilprozessoren, usw. beinhalten Strukturgrößen, die um 10 nm liegen. Elektronenstrahl-Lithografie erlaubt es, diese Strukturgrößen zu realisieren. Im Fachgebiet BHE wird eine moderne 100 keV Elektronenstrahl-Lithografieanlage betrieben, die eine Linienbreite unter 10 nm und eine Justage verschiedener Lithografie-„Ebenen“ zueinander mit 10 nm Genauigkeit erlaubt.

Im Elektronenstrahl-Lithografieprozess werden gewünschte Formen mit einem fokussierten Elektronenstrahl auf dosis-empfindliche Lackschichten übertragen. Diese Lackschichten bestehen aus verschiedenen Polymersystemen. Zur Optimierung der Lithografieschritte werden verschiedene Lacksysteme auf besonderen Substraten (InP, Saphir, Glas) untersucht. Hierbei wird auch die Streuung der Elektronen im Substrat und der Lackschicht modelliert, mittels Monte-Carlo Simulationsverfahren, und die Formen entsprechend vorkodiert, um dieser Streuung entgegenzuwirken. Die Lithografieprozesse werden anschließend in integrierten Prozessen für Transistoren und THz-Dioden im Fachgebiet eingesetzt, auch in gemeinsamen Technologieentwicklungen im Joint Lab InP Devices im Ferdinand-Braun-Institut, Berlin (FBH). Analyse der nanoskaligen Strukturen erfolgt im Fachgebiet mit einem höchstauflösenden Rasterelektronenmikroskop (REM) sowie Rasterkraft-Mikroskopie (AFM). Teil der Abschlussarbeit ist die Einarbeitung in die Anlagen Elektronenstrahl-Lithografie, REM und AFM; sowie in die Nutzung des Modellierungspakets „TRACER/BEAMER“ zur Proximity-Korrektur.

Betreuer: M.Sc. Jan Ebbert

(B.Sc./M.Sc.) Entwicklung und Charakterisierung von GaN basierten Bauelementen

Die stickstoffhaltigen Verbindungshalbleiter werden allgemein als Nitrid-Halbleiter bezeichnet. Die bekannteste Verbindung ist hier das Gallium-Nitrid (GaN), welches u.a. die Grundlage der modernen Beleuchtungstechnik in Form von LEDs ausmacht. Neben der hohen optoelektronischen Relevanz weisen sich die III-Nitrid Halbleiter in Hochleistungsbauelementen aus, wie z.B. den High-Electron-Mobility Transistors (HEMTs). Eine Besonderheit der Nitrid-Halbleiter liegt in ihrer Kristallstruktur. Im Material liegt richtungsabhängig ein spontanes und piezoelektrisches Polarisationsfeld vor. Dies wird gezielt zur Herstellung einfacher HEMTs genutzt, wirkt sich aber auf Quantenbauelemente, wie z.B. den LEDs, meist negativ auf ihre Effizienz aus.

In unserem Fachgebiet arbeiten wir an 2 GaN-basierten Bauelementen. Eines davon ist die resonante Tunneldiode (RTD) für Anwendungen in Oszillator Schwingkreisen. Das andere ist ein HEMT für die Anwendung als Sensor. Zu den Arbeiten gehört die Entwicklung der Epitaxie der Bauelemente aus der Metallorganischen Gasphasenepitaxie (nur Masterarbeiten), eine entsprechende Planung und Entwicklung der Technologie, sowie die Aneignung und Anwendung geeigneter Charakterisierungsmethoden in den einzelnen Phasen der Bauelemententwicklung. Die erarbeiteten Ergebnisse sollen zur Modellentwicklung und weiteren Optimierung der Prozesse und der Bauelemente genutzt werden.

Bei Interesse an den Nitrid-Bauelementen können Sie sich gerne bei uns für weitere Informationen melden.

Betreuer: Dr.-Ing. Patrick Häuser

(M.Sc.) Entwurf von Integrierten Schaltungen in InP Halbleitertechnologien

Im Mobilfunkstandard der nächsten Generation (6G) sollen die Frequenzbereiche von 110 GHz bis 170 GHz und 220 GHz bis 330 GHz genutzt werden, um besonders hohe Datenübertragungsraten zu erreichen. Systeme, welche für diese Frequenzbereiche ausgelegt sind, stellen besonders hohe Anforderungen an die Performanz der verwendeten Halbleitertechnologie. Vielversprechende Halbleitertechnologien sind die auf Indium-Phosphid (InP) basierende Doppel-Heteroübergang-Bipolar-Transistor (DHBT) Technologien. Dabei werden die DHBTs und passive Komponenten verwendet, um Schaltungen für die Übertragungssysteme zu realisieren.

Wir entwerfen Schaltungen mit einer InP Halbleitertechnologie und untersuchen verschiedene Topologien, um Funktionen wie Mischer, Verstärker oder Oszillatoren für die genannten Frequenzbereiche zu implementieren.

Mögliche Themengebiete:
Implementation und Untersuchung einer Schaltung zur Umwandlung von symmetrischer zu asymmetrischer Signale (Balun).

Betreuer: M.Sc. Konrad Müller

(M.Sc.) Präzisions-Strukturierung robuster TiW-Kontakte für die InP-Hochfrequenzelektronik mit CMOS-Kompatibilität

InP-Bauelementtechnologien sind von großer Bedeutung für optoelektronische Anwendungen (1,55 µm Laser, usw.) als auch für drahtlose Übertragung bei beyond6G-Frequenzen im D-Band 110-170 GHz und H-Band um 300 GHz (elektronische THz-Schaltkreise und THz-Quellen). Die heterogene Integration von InP-Bauelementen mit CMOS erlaubt die Kombination von typischen InP-Vorteilen (effiziente Photonik und HF-Elektronik) mit der bekannt hohen Komplexität von Silizium-basierten CMOS-Technologien. Hierzu ist die Entwicklung von CMOS-kompatiblen Prozessschritten erforderlich, besonders müssen Gold oder Platin, die zu einer Kontaminierung von CMOS Prozessen führen, durch CMOS-fähige Materialien (besonders Refraktärmetalle wie z.B. Wolfram) ersetzt werden.

Die TiW-Metallschichten werden im Fachgebiet in einer Sputteranlage abgeschieden und in Plasmaprozessen strukturiert. Besonders hierzu sollen Prozessparameter optimiert werden, einschließlich der Vorbehandlung von Halbleiteroberflächen. Eine Charakterisierung erfolgt über verschiedene Analysemethoden (XPS, AFM, REM) sowie Teststrukturen zur Ermittlung des Kontaktwiderstands (TLM).

Betreuer: M.Sc. Jan Ebbert

Abgeschlossene Projekt- und Abschlussarbeiten

Abgeschlossene Arbeiten 2025

Bachelorarbeiten
  • Optimization of p+ doped arsenide layers for application in MOCVD-grown InP DHBT structures (Assignment/Summary)
Masterarbeiten
  • Analysis and development of a communication link based on resonant tunneling diodes (Assignment/Summary)
  • Development of MOVPE-grown InP-based layerstacks for resonant tunneling diodes (Assignment/Summary)
  • Optimization of p-InGaAs Base Layers and Their Integration into an MOVPE Process for Submicrometer InP Double-Heterojunction Bipolar Transistors (DHBTs) (Assignment/Summary)
  • Design of Deembedding Structures and a Frequency Doubler Circuit for Application in the Next-Generation Communication Standard (6G) (Assignment/Summary)
Masterprojektarbeiten
  • Development of an RTD Module for the Electronic Readout of a Terahertz Biosensor (Assignment/Summary)

Abgeschlossene Arbeiten 2024

Bachelorarbeiten
Bachelorprojektarbeiten
Masterarbeiten
Masterprojektarbeiten

Abgeschlossene Arbeiten 2023

Bachelorarbeiten
Masterarbeiten
Masterprojektarbeiten

Abgeschlossene Arbeiten 2022

Bachelorarbeiten
Masterarbeiten

Abgeschlossene Arbeiten 2021

Bachelorarbeiten
Bachelorprojektarbeiten
Masterarbeiten