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Epitaxie von Indiumphosphid-Heterostrukturen für innovative THz-Transistoren

Heterostruktur-Bipolartransistoren können Signale bei Frequenzen zwischen 100 und 600 GHz mit überragender Effizienz und Linearität erzeugen. Wir untersuchen im Rahmen mehrerer Projekte die Weiterentwicklung von THz-Transistoren, die auf diesem Materialsystem beruhen. Hierzu setzen wir eine moderne MOCVD-Anlage zum atomar exakten Kristallwachstum (Epitaxie) ein, um innovative Heterostrukturen aus InP mit GaAsSb und gradierten InGaAs Schichten zu erzeugen. Die Materialanalyse erfolgt mithilfe von hochauflösender Röntgenspektroskopie und TEM-Bildgebung. Aus den epitaxierten Wafern entstehen im Reinraum des Fachgebiets Submikrometer-Transistoren, um die Funktion der Struktur experimentell zu validieren.

3D-Epitaxie von Galliumnitrid-Strukturen

GaN ist ein noch junges, doch heute bereits weit verbreitetes Halbleitermaterial: weiße LEDs und effiziente Netzteile sind nur mit diesem Material machbar. Die hexagonale Kristallstruktur führt zu internen Polarisationsfelder, die in einigen Bauelementanwendungen Nachteile bereiten. Durch Epitaxie in lateraler Richtung auf vorstrukturierten Templaten kann die Ausbildung von Polarisationsfeldern vermieden werden. Wir entwickeln diese Epitaxietechnologie mit dem Ziel der Realisierung von Hochfrequenz-Tunneldioden mit hoher Betriebsspannung und damit erhöhter Ausgangsleistung.

Miniaturisierte HF-Transceiver mit Energieübertragung

Mit steigender Frequenz werden Antennen kleiner -- die Wellenlänge bestimmt deren Ausdehnung. Bei 300 GHz ist λ/2 nur ein halber Millimeter -- zusammen mit Mikrometer-großen Bauelementen können bei diesen Frequenzen miniaturisierte Sensoren mit HF-Datenübertragung realisiert werden. Dies öffnet die Verwendung smarter Sensoren in räumlich eingeschränkten Umgebungen. Ein zentrales Problem ist die Energieversorgung von autonomen Mikrosensoren. Diese erfolgt hier über die Terahertz-Welle mittels Energy Harvesting. Wir untersuchen in mehreren Projekten die Realisierung von THz-Resonanztunneldioden basierend auf Indiumphosphid-Heterostrukturen, die mit unserer MOCVD-Anlage epitaxiert werden. Die Dioden mit monolithisch integrierten Antennen werden im Reinraum mittels Elektronenstrahl-Lithografie und weiteren Chiptechnologien hergestellt, und anschließend im Messlabor bei THz-Frequenzen validiert.