Neue AlPN/GaN Halbleiterheterostrukturen für eine bessere GaN basierte Elektronik

• Antragsteller: Dr. Eberhard Richter
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514632983

Der Vorschlag zielt darauf ab, das Wachstum der neuen Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlegierung Al1-xGaxPyN1-y zu entwickeln, das als Barrierematerial mit hoher spontaner Polarisation dienen kann. Eine Al1-xGaxPyN1-y -Barriere würde im Vergleich zu herkömmlichen AlGaN/GaN-HEMTs mehr Ladungen an der Grenzfläche zum GaN-Kanal eines AlGaPN/GaN-HEMT induzieren. Ihre Verwendung verspricht daher höhere Leistungsdichten in HEMTs, egal ob sie für HF oder für die Leistungselektronik ausgelegt sind. Ferner kann es gitterangepasst an GaN gezüchtet werden, z. B. AlP10.5N89.5, was die Bauelementzuverlässigkeit verbessern und den Weg für neue Bauelementkonzepte eröffnen soll. AlPyN1-y wurde erstmals 2020 an der Nagoya University (NU) synthetisiert. Dies wurde durch die Verwendung des Ausgangsstoffs tertiär-Butylphosphin (tBP) in der MOVPE erreicht. Das Wachstum ist noch nicht ausgereift und viele physikalische Eigenschaften sind noch ungenügend untersucht. Die Stärke der vorgeschlagenen Zusammenarbeit innerhalb des internationalen gemeinsamen Programms besteht in der Möglichkeit, das Wachstum und die Eigenschaften von Al1-xGaxPyN1-y komplementär mit tBP in Japan und mit kohlenstofffreiem Phosphin (PH3) in Deutschland zu untersuchen, mit dem gemeinsamen Ziel, die Überlegenheit des neuen Verbindungshalbleitermaterials im Vergleich zu AlxGa1-xN als Barriereschicht in state-of-the-art HEMTs zu demonstrieren und um neue Konzepte in vertikalen Leistungsbauelementen zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Mitverantwortlich: Dr. Oliver Hilt
• Kooperationspartner: Professor Dr. Markus Pristovsek