Flexible Hochfrequenz-Transistoren und Tunneldioden und darauf basierende Schaltungen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Riedl; Professor Dr. Ullrich Scherf
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271805629

Das Ziel dieses Projektvorschlags ist die Entwicklung neuer, elektronischer Hochfrequenz-Bauelemente für eine Integration in flexible Substrate, die in hochskalierbaren Prozessen hergestellt und als Komponenten in Schaltkreisen für die drahtlose Breitband-Kommunikation geeignet sind. Dies soll durch folgende Forschungsaktivitäten geschehen:Synthese: Der Synthesepart konzentriert sich auf die Herstellung halbleitender Polymere (mit hohen Ladungsträgerbeweglichkeiten). Dabei sollen mehrere Klassen von Polymermaterialien mit günstig liegenden Energieniveaus synthetisiert und getestet werden. Vielversprechende Materialien sollen im Hinblick auf Löslichkeit und Verarbeitungsbedingungen für die Anwendung in Tunneldioden und TFTs optimiert werden.TFT: Für einige vielversprechende Materialien werden organische Hochfrequenz-p-Kanal-TFT-Bauelemente (typ. 1 µm) mit selbstausgerichteten, lithographisch strukturierten D / S-Elektroden mit reduzierten parasitären Kapazitäten hergestellt und ihre Hochfrequenz-Eigenschaften charakterisiert.Komplementär dazu werden metalloxid-basierende Hochfrequenz-n-Kanal-TFTs mit planarer Device-Geometrie entwickelt. Zur Überwindung von Limits der planaren Geometrie werden Metalloxid-basierende Kurz-Kanal TFTs mit vertikalen Kanälen erforscht. Zur Abscheidung der Elektroden, Dielektrika und TFT Kanäle werden die besonderen Vorteile der homogenen und defektarmen Atomlagen-abscheidung (ALD) bei niederen Prozesstemperaturen genutzt. In vertikalen metall-oxid TFTs erwarten wir, ein ft im Bereich von > 2GHz zu erreichen. Das Design und die Realisierung von Verstärkerschaltungen auf Basis von High-Speed-TFTs ist ein weiteres Thema in diesem Projektvorschlag.Tunneldioden: Thema dieses Teils ist die Herstellung und Optimierung von organischen Tunneldioden im Hinblick auf die Umsetzung in Hochfrequenz-spannungsgesteuerten Oszillatoren. Zielkenngrößen für geeignete Polymerhalbleiter sind: hohes peak-to-valley-Verhältnis, Oszillation > 1 GHz, negativer Differentialwiderstand (NDR)-Onset bei niedriger Spannung und maximiertem Ausgangsstrom.Oszillator: In diesem Teil des Forschungsantrags soll ein spannungsgesteuerter Oszillator auf der Basis einer flexiblen organischen Tunneldiode im GHz-Bereich entwickelt werden.Die in diesem Projekt entwickelten Bausteine dienen uns als Basis für das Design und die Realisierung eines RF Transmitters.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1796: High Frequency Flexible Bendable Electronics for Wireless Communication Systems (FFLexCom)
• Internationaler Bezug: Finnland