Entwicklung einer ISFET-Grundstruktur für Anwendung in aggressiver und hochkorrosiver Umgebung unter hohen Überpotentialen (anodisch und kathodisch) bestehend aus einer InAIN/GaN HEMT-Kanalstruktur und Optimierung der Elektrodeneigenschaften durch Modifikation des Dotierungsprofils und Funktionalisation der Oberfläche

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Erhard Kohn
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 109424006

In diesem Projekt soll eine inerte ISFET Struktur für den Einsatz in flüssigen Medien unter Extrembedingung entwickelt werden. Zu solchen Extrembedingungen gehören einerseits aggressive und hochkorrosive Medien und andererseits der Betrieb bei hohen anodischen oder kathodischen Überpotentialen. Dafür ist Diamant mit Sauerstoff abgesättigter Oberfläche als Elektrodenmaterial ideal geeignet. Allerdings sind Feldeffekttransistoren in Diamant immer noch technologisch problematisch und hier wäre eine Integration mit einem anderen Halbleitermaterial wünschenswert. Dabei muß Diamant, um elektrochemisch inerte Materialeigenschaften zu besitzen, bei ca. 700 °C (in fast reiner Wasserstoffatmosphäre) abgeschieden werden. Diese Bedingungen waren bisher weitgehend inkompatibel mit den Herstellungsbedingungen von Feldeffekttransistoren auf üblichen Halbleitermaterialien wie Si, GaAs und GaN. Um diesen Temperaturbereich nutzen zu können, soll hier die gitterangepasste InAnN/GaN-Heterostruktur eingesetzt werden. In ersten Vorversuchen konnte das Konzept bereits bestätigt werden und die Arbeiten können also bereits hier ansetzen. D. h. es soll das Potential dieser neuen ISFET-Struktur analysiert werden. Dazu gehören Fragen der Empfindlichkeitsgrenze und des Verhaltens bei hohen anodischen oder kathodischen Überpotentialen ebenso wie die Funktional isierung der Diamantelektrodenoberfläche mit Nanostrukturen sowie der Betrieb auf potentiometrischer und amperometrischer Basis. Insbesondere der Betrieb auf amperometrischer Basis (der mit herkömmlichen MOSFETs nicht möglich ist) sollte neue Möglichkeiten eröffnen.Die Hetereostrukturen für dieses Vorhaben sollen von der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Nicolas Grandjean an der EPFL (Lausanne) hergestellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen