Realisierung der erwarteten Leistungssteigerungen bei GaN-Bauelementen
Anwendungsbereiche sind die Energieversorgung für das Elektroauto, der Stromwandler für Solarzellen oder die Leistungsversorgung für die Sende-Elektronik in Mobilfunk-Basisstationen. Der zunehmende Bedarf zur effizienten Wandlung von elektrischer Energie erfordert entsprechende Leistungsbauelemente verbunden mit neuen Schaltungskonzepten.
Die Leistungsbauelemente müssen möglichst energieeffizient arbeiten, sowie klein und zuverlässig sein. Kleinere Baugrößen gehen unmittelbar einher mit höheren Taktraten der Leistungsumsetzer, höheren Leistungsdichten und höheren Betriebstemperaturen. Dieses erfordert neue halbleitertechnische Lösungen, da auf Silizium basierende Lösungen zunehmend an ihre Grenzen stoßen und nicht mehr effizient bei höheren Taktraten und Betriebstemperaturen eingesetzt werden können. Bauelemente auf Basis von Gallium-Nitrid (GaN) sind hierfür hervorragend geeignet. GaN-Leistungstransistoren sind im Bereich der Mikrowellen-Leistungserzeugung bereits erfolgreich etabliert.
In Deutschland wurde in den letzten Jahren eine Technologie zur Herstellung von freistehenden GaN-Wafern entwickelt, die für die Produktion von GaN-Laser-Dioden benötigt werden, dafür werden aber nur relativ kleine Durchmesser (50 mm) benötigt. Es besteht daher aber eine sehr gute Basis, dieses GaN-Substratmaterial für die Leistungselektronik mit den hier erforderlichen großen Durchmessern und optimalen Eigenschaften zu entwickeln.