FBH und IKZ untersuchen gemeinsam mit Partnern Halbleiter mit großer Bandlücke
Das Ferdinand-Braun-Institut (FBH) und das Institut für Kristallzüchtung (IKZ) stehen im Zentrum eines neuen Netzwerks, das sich mit der Erforschung der Halbleiter Aluminiumnitrid (AlN) und Aluminium-Galliumnitrid (AlGaN) befasst. Das sind Materialien, die eine große Bandlücke aufweisen. Der Name des Projektes lautet „Leibniz WideBaSe Research“, WideBaSe steht für Wide Bandgap Semiconductors.
Forscher sprechen von Bandlücke (bandgap) bei der Betrachtung der Bahnen („Energieniveaus“ oder „Bänder“) von Elektronen, die um die Atomkerne kreisen. Es gibt dabei nur bestimmte erlaubte Niveaus, dazwischen können sich Elektronen nicht aufhalten – sie müssen auf das nächsthöhere oder -niedrigere Niveau springen. Die Bandlücke bestimmt dadurch die elektronischen und optischen Eigenschaften von Halbleitern. „Wir interessieren uns für Aluminiumnitrid und Aluminium-Galliumnitrid, weil die Elektronen beim Springen extrem kurzwelliges Licht aussenden“, erläutert Dr. Markus Weyers vom FBH. Die Materialien eignen sich daher für Leuchtdioden im ultravioletten Bereich (UV) und auch für Leistungselektronik. Das Problem bei UV-LEDs ist, dass die Lichtausbeute derzeit noch sehr gering ist. „Das liegt an der Kristallqualität und den Herstellungsbedingungen“, sagt Weyers. Bislang müsse AlN noch auf anderen Materialien, etwa Saphir oder Siliziumkarbid (SiC), wachsen. Das sei nicht ideal und führe zu Fehlern in der Kristallstruktur. Das Institut für Kristallzüchtung soll nun versuchen, kristallines AlN als Wafer herzustellen. Am FBH dagegen geht es um das Schichtenwachstum (Epitaxie) sowohl von AlN als auch von AlGaN. Auch hier streben die Forscher die höchstmögliche Perfektion der Kristalle an.
Das Netzwerk, welches FBH und IKZ gemeinsam aufbauen wollen, wird finanziert über Mittel aus der Hightechstrategie des Bundesforschungsministeriums. In einem Wettbewerbsverfahren, das die Leibniz- Gemeinschaft für die eigenen Institute organisiert hatte, setzten sich die beiden Verbund-Institute mit ihrem Antrag durch. Insgesamt waren 10 Millionen Euro über die Leibniz-Gemeinschaft zu vergeben gewesen.
„Das eingeworbene Projekt passt ausgezeichnet in unsere Strategie“, sagt Prof. Günther Tränkle, Direktor des FBH. Denn Licht-Emitter aus Galliumnitrid werden unter anderem auch in einem neuen Sonderforschungsbereich (Sfb) erforscht, an dem das FBH ebenfalls beteiligt ist (siehe Beitrag auf S.15). Noch ein strategisches Element kommt hinzu: „Wir planen, einen regionalen Wachstumskern zu etablieren“, berichtet Tränkle. Dies ist ebenfalls ein Förderinstrument des Bundes, dazu bedarf es jedoch eines Konsortiums mit federführender Industriebeteiligung. Und die fehlt in der Region. „Noch“, fügt Tränkle hinzu. Er ist zuversichtlich, dass die jetzt begonnene Vernetzung zu Industriebeteiligung in Form einer Reihe von kleineren Unternehmen aus Berlin führen wird.
