Ziele

In den letzten Jahrzehnten war die Entwicklung im Bereich der elektronischen Bauelemente vor allem von der ständigen Verkleinerung der Strukturgrößen bestimmt. Hier treten neue, durch zunehmende Feldstärken und Quantisierungseffekte verursachte Phänomene auf, die untersucht, modelliert und verstanden werden müssen. Zudem sind nun physikalische Grenzen der Skalierung absehbar. Deshalb besteht der Bedarf nach alternativen Lösungen, wie z.B. integrierten optischen und magnetischen Bauelementen, die eine weitere Steigerung der Leistungsdaten elektronischer Systeme (Geschwindigkeit, niedrige Verlustleistung, Kostenreduktion etc.) ermöglichen.

Hinzu kommt, dass unter Nutzung des von der Mikroelektronik geleisteten Fortschritts der Fertigungstechnologien auch für Bauelemente mit erweiterten und ganz anderen Funktionalitäten z.B. in der Optoelektronik, der Bioelektronik, der Leistungselektronik und der Mikrosystemtechnik immer bessere Leistungsdaten erzielt werden können. Dazu ist eine entsprechende Vorfeldforschung erforderlich. Wegen der vielschichtigen Zusammenhänge von Prozess-, Bauelement- und Systemparametern werden die besten Lösungen erreicht, wenn die gesamte Kette von Prozess, Bauelement, Schaltung und Anwendung im System synoptisch betrachtet wird. Hierzu führen wir unsere Kompetenzen in Technologie, physikalischem Verständnis und hierauf basierender Modellierung, technologienahem Schaltungsentwurf und Entwurfsmethodik zusammen, um verbesserte oder auch ganz neue Lösungen zu erarbeiten.

Ein weiteres immer wichtiger werdendes Gebiet sind mikrostrukturierte leistungselektronische Halbleiterbauelemente und deren Schlüsselfunktion in anwendungsspezifischen Baugruppen mit immer geringeren Verlusten, höherer Störfestigkeit und größerer Zuverlässigkeit unter oftmals rauhen Betriebsbedingungen. Um diese Ziele zu erreichen, werden leistungsfähige Simulationsplattformen entwickelt, mit denen detailgetreue virtuelle Experimente und Tests auf dem Computer auch unter Einsatzbedingungen durchgeführt werden können, die außerhalb des sicheren Arbeitsbereiches der Bauelemente nahe der Grenze zur Zerstörung liegen.

Hauptkompetenzen

  •   Entwicklung von neuen Technologien, Bauelementen und Bauelement-Modellen, wie
    • Surface Emitting und Quanten-Kaskaden Laser
    • Neuartige Sensoren und Aktoren für die medizinische Elektronik, wie z.B. Cellristoren: Zellbasierte elektronische Sensoren für die Umwelt- und Lebensmittelanalytik
    • Bauelemente und Integrationstechniken für nichtflüchtige nanomagnetische Logik
    • Modelle und Schaltungen für TUnneltransistoren
    • Bauelemente basierend auf neuen Materialien wie Carbon Nanotubes, Nanowires und Graphen
    • piezoelektrische Mikroaktoren mit neuartigen Interdigitalelektrodenstrukturen für die Mikrofluidik
  • Zuverlässigkeitsuntersuchungen an MOS-Bauelementen in Nanometer-CMOS-Technologien
  • Robustheit und Zuverlässigkeit mikrostrukturierter leistungselektronischer Bauelemente und Systeme
  • Elektrothermisch-mechanische Modellierung von Bauelementen der Mikroelektronik, Leistungselektronik und Mechatronik

Forschung

  • Optoelektronik, Laser
  • Carbon Nanotube- und Graphen-basierte neue elektronische Bauelemente und Sensoren
  • Nanoelektronische Bauelemente
  • Prozesse, Bauelemente und Funktionsblöcke für Nanomagnetische Logik
  • Mikromechatronische Systeme für Energy Harvesting, Mikrosensoren, Mikrofluidik
  • Elektro-thermo-mechanische Funktionalität und Zuverlässigkeit mikroelektronischer, leistungselektronischer und mikromechatronischer Bauelemente (MEMS und NEMS)
  • Entwurfsoptimierung hybrider Systeme
  • Bioelektronische Sensoren für die Medizintechnik
  • Organische Bauelemente
  • Simulation von Nano-Bauelementen und mesoskopischen Systeme

Projekte

  • NIM Exzellenz - Cluster
  • BMBF-Projekt Ultra Low Power Elektronik mit Tunnel-Feldeffekttransistoren (für 0.25 Volt) und darauf basierende Sensoranwendungen
  • Nanomagnetische Logik - DFG- Projekte
  • Mehrere große nationale und internationale Projekte zur Biosensorik
  • Höhenstrahlungsfestigkeit von hochsperrenden Halbleiter-Leistungsbauelementen
  • Optoelektrische Charakterisierung von Halbleiter-Leistungsbauelementen
  • Meßtechnik für Halbleiter-Leistungsbauelemente unter Hochtemperaturbedingungen