III/V-Elektronik

Das übergreifende Ziel der Forschungsarbeiten des FBH im Bereich III/V-Elektronik ist, die Grenzen der elektronischen Bauteile hinsichtlich effizienter Leistungserzeugung bei hohen Frequenzen, hohen Spannungen und kurzen Schaltzeiten systematisch zu erweitern. Das Spektrum reicht von schneller Leistungselektronik über die Mobilfunkfrequenzen im unteren GHz-Bereich bis hin zu Sub-Millimeterwellen. Alle Aktivitäten basieren auf der III/V-Halbleitertechnologie. Sie umfassen derzeit die folgenden Themen:

  • HF-Leistungsmodule auf Basis von GaN für den Einsatz in Mobilfunk-Basisstationen - der Schwerpunkt liegt auf Konzepten zur Reduzierung der Verlustleistung (Supply Modulation) und zur Erhöhung der Frequenzagilität (BST-Varaktoren).
  • Digitale Leistungsverstärker – das FBH entwickelt neue digitale Verstärkerarchitekturen für die drahtlose Infrastruktur, die Flexibilität mit Leistungseffizienz verbinden. Langfristiges Ziel ist der komplett digitale Transmitter.
  • Terahertz-Komponenten & -Systeme –  der Schwerpunkt liegt auf integrierten Schaltungen mit Indium-Phosphid (InP) Heterobipolartransistoren (HBTs), derzeit bis zum 250 GHz-Band. Dabei kommt ein Transfer-Substrat-Prozess zur Anwendung, der auch eine InP-auf-BiCMOS-Heterointegration auf Waferebene beinhaltet. Damit können kompakte integrierte Frontend-Module für Radar-, Sensor- und Kommunikationssysteme realisiert werden.
  • Erkundung von plasmonischen Effekten für die Terahertz-Detektion und -Emission – diese Phänomene versprechen eine Einsatzmöglichkeit von Transistorstrukturen weit oberhalb der klassischen Grenzfrequenzen im 1 THz-Bereich. Wir nutzen dazu die GaN-Technologie.
  • GaN-basierte Schalttransistoren & Schottkydioden für hohe Spannungen – für hocheffiziente Leistungs-Umrichter mit hoher Taktrate, geringem Gewicht und Volumen. Damit eignen sie sich für vielfältige Anwendungen, u.a. im Bereich Elektromobilität.
  • Mikroplasmen & Lasertreiber – GaN-Transistoren werden auch dazu genutzt, um kompakte Mikroplasmaquellen, z.B. für die Aktivierung von Oberflächen, zu entwickeln sowie schnelle Hoch-Strom-Treiber, die mit Laserdioden aus dem FBH zu Pulsquellen integriert werden.

Neben der III/V-Halbleitertechnologie erfordern diese Forschungsarbeiten die entsprechende Expertise bei Simulation, Modellierung, Schaltungsdesign und Charakterisierung.