Ultrawide-Bandgap-Halbleiter mit großem Potenzial

Aluminiumnitrid (AlN) gehört zur Klasse der Halbleiter mit extrem breiter Bandlücke (ultrawide-bandgap semiconductor). Die herausragenden physikalischen Eigenschaften – insbesondere hohe Durchbruchfeldstärken, Wärmeleitfähigkeit und Transparenz im UV-Bereich – bieten vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Sie eröffnen neue Perspektiven für kompakte, energieeffiziente und hochtemperaturfeste Bauelemente, unter anderem in der Leistungselektronik und in der UV-Desinfektion.

Die Skalierung der AlN-Kristalldurchmesser von derzeit 2 Zoll auf 4 Zoll stellt laut der Akteure einen entscheidenden Schritt in Richtung Industrialisierung und wirtschaftlicher Nutzung dieses Schlüsselmaterials dar. Das Projekt leiste einen wichtigen Beitrag zur europäischen Souveränität in der Halbleitermaterialforschung.

Vielfältige Anwendungsbereiche

Leistungselektronik auf Basis von AlN ermöglicht deutliche Effizienzsteigerungen in Bereichen wie Elektromobilität, erneuerbare Energien und Industrieanlagen. In der UV-Photonik eröffnen sich neue Chancen, etwa bei der Desinfektion zur Pandemievorsorge und Wasseraufbereitung, bei der Materialbearbeitung in der Produktionstechnologie, in der Landwirtschaft zur Ertragssteigerung sowie in der Sensorik und der Medizin.

Kompetenzen kombiniert

Im gemeinsamen Projekt bündeln die drei Partner gezielt ihre jeweiligen Kernkompetenzen, um eine marktreife Technologie für die industrielle Herstellung von AlN-Kristallen zu entwickeln.

Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ):
Das IKZ bringt seine langjährige Erfahrung in der Züchtung von AlN-Kristallen ein. Mit einer etablierten 2-Zoll-Basistechnologie gilt das Institut als europäische Referenz auf diesem Gebiet.

Siltronic AG:
Als einer der weltweit führenden Hersteller von Silizium-Wafern (Czochralski- und Float-Zone-Verfahren) steuert Siltronic fundierte Expertise in der Forschung und Entwicklung von Substraten für die Leistungselektronik sowie in der Präzisionsmetrologie bei. Das sei entscheidend für die industrielle Nutzbarkeit von AlN-Wafern.

PVA TePla AG:
Das international tätige Unternehmen PVA TePla ist spezialisiert auf Material- und Messtechnik und verfügt über langjährige Erfahrung im Bau von Anlagen zur Kristallzüchtung. Mit seiner Expertise im Physical Vapor Transport (PVT)-Verfahren – insbesondere durch umfassende Erfahrungen im Siliziumcarbid-(SiC)-Markt – stellt PVA TePla die notwendige Anlagentechnologie bereit, um Aluminiumnitrid-(AlN)-Volumenkristalle mit industriell relevanten Durchmessern zuverlässig und reproduzierbar zu züchten. Diese technologische Basis ist entscheidend für die Skalierung und den industriellen Einsatz der AlN-Technologie.

Technologische Zukunftsfähigkeit Europas

Mit ihrem gemeinsamen Vorhaben wollen IKZ, PVA TePla und Siltronic ein Zeichen für die technologische Zukunftsfähigkeit Europas setzen und den Aufbau einer nachhaltigen Wertschöpfungskette für Halbleitermaterialien.

„Die Erweiterung von 2 auf 4 Zoll ist ein wichtiger Meilenstein, um AlN für die Massenproduktion zugänglich zu machen“, erklären die Projektpartner. „Dank der Synergien der Partner können wir die technologischen Hürden überwinden.“

Quelle: Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)