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Neue Materialien und Bauelemente für die Terahertz-Elektronik

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) in Berlin und die Universität Duisburg-Essen (UDE) intensivieren ihre Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Höchstfrequenz-Halbleiterforschung.

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Wafer mit monolithisch-integrierten InP-HBT-Schaltungen.
Wafer mit monolithisch-integrierten InP-HBT-Schaltungen.
(Bild: FBH/schurian.com)

Bereits 2019 wurde begonnen, das „Joint Lab InP Devices“ aufzubauen, das nun formal gegründet wurde. Gemeinsam erforschen die Partner neuartige Halbleiterstrukturen und -bauelemente für Terahertz-Anwendungen und entwickeln integrierte Komponenten für den Einsatz der elektronischen THz-Technologie.

Joint Lab bündelt bisherige Aktivitäten

Die Applikationen liegen u.a. in der zerstörungsfreien Materialprüfung, der hochauflösenden medizinischen Bildgebung sowie in Breitbandkommunikations-Systemen. Das neu geschaffene Joint Lab bündelt die bisherigen anwendungsbezogenen Aktivitäten des von Dr. Hady Yacoub geleiteten „InP Devices Lab“ am FBH mit den grundlegenden Forschungsarbeiten der UDE.

Seitens der Universität wird das Joint Lab von Prof. Nils Weimann koordiniert, der dort das Fachgebiet Bauelemente der Höchstfrequenzelektronik leitet. Das neue „Joint Lab InP Devices“ greift auf die komplementären Infrastrukturen des FBH und des Zentrums für Halbleitertechnik und Optoelektronik (ZHO) der UDE zu und will so grundlegende Materialforschung gezielt in angewandte Schaltkreise und Module umsetzen.

Forschung an Indiumphosphid-MMICs

Das für Höchstfrequenzanwendungen wichtige Halbleitermaterial Indiumphosphid (InP) spielt hierbei eine besondere Rolle. Mit InP-basierten MMICs (Monolithic Microwave Integrated Circuits) lassen sich höchste Frequenzen im Terahertz-Band erreichen – was heute nur mit hohem Aufwand im Labormaßstab zugänglich ist – und somit neue Systemanwendungen kostengünstig realisieren.

Die InP-Prozesstechnologie des FBH wird zurzeit in der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung erheblich ausgebaut. Im ZHO wird das Kristallwachstum von InP-Halbleiterschichten durch eine Investition im Rahmen der ForLab-Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung auf den neuesten Stand gebracht.

Darüber hinaus entsteht am ZHO ein von der Landesregierung Nordrhein-Westfalen und der Europäischen Union mit EFRE-Mitteln gefördertes Terahertz-Integrationszentrum, um Konzepte zur Modulintegration von THz-Komponenten zu erforschen.

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