"Februar/18 IKZ-News: Thomas Schröder als neuer Direktor des Leibniz-Institutes für Kristallzüchtung berufen"

Zum 1. Februar 2018 übernimmt Prof. Dr. Thomas Schröder die Leitung des Leibniz-Instituts für Kristallzüchtung (IKZ) in Berlin-Adlershof. Damit verbunden ist die Professur „Kristallwachstum“ an der Humboldt-Universität zu Berlin. Seit 2013 hat Prof. Dr. Günther Tränkle, Direktor des Ferdinand-Braun-Institutes für Höchstfrequenztechnik, die kommissarische Leitung des Institutes übernommen, unter dessen Führung sich das IKZ zu einem führenden Zentrum für Kristallzüchtung in Europa weiterentwickeln konnte.

Thomas Schröder hält seit 2012 eine Professur für Halbleitermaterialien an der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) Cottbus-Senftenberg und ist seit 2009 Leiter der Abteilung Materialforschung am Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP) in Frankfurt (Oder). Hier betreibt er mit seinem Team eine moderne Materialforschung im Bereich der „More than Moore“ Silizium Mikroelektronik. Als studierter Chemiker und Physiker erlangte Thomas Schröder seine Promotion im Bereich der physikalischen Chemie von Dielektrika an der Humboldt-Universität sowie dem Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin.

Das Leibniz-Institut für Kristallzüchtung erforscht die wissenschaftlichen und technologischen Fragestellungen des Kristallwachstums und der Kristallzüchtung. Dies reicht von der Grundlagenforschung bis hin zu industrienaher Technologieentwicklung. Die am Institut entwickelten Materialien bilden die Basis für moderne technische Anwendungen, die unter anderem in der Mikro-, Opto- und Leistungselektronik, der Photovoltaik, in Optik und Lasertechnik oder der Sensorik zum Einsatz kommen. Zusätzlich erfüllt das Institut eine überregionale Servicefunktion, zu der besonders die Bereitstellung spezieller Kristalle für die Forschung, die Charakterisierung von kristallinen Materialien oder die Entwicklung von Technologien für Forschung und Industrie zählen.


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"Januar/18 IKZ-News: Grundlegende Limitierung im Schlüsselmaterial für LED aufgedeckt"

Internationale Forscher haben den Mechanismus aufgezeigt, der den Indium(In)-Einbau in Indium-Galliumnitrid ((In, Ga)N)-Dünnschichten begrenzt — dem Schlüsselmaterial für blaue Leuchtdioden (LED).

 

Die Erhöhung des In-Gehalts in InGaN-Dünnschichten ist der übliche Ansatz, die Emission von III-Nitrid-basierten LEDs in Richtung des grünen und roten Bereiches des optischen Spektrums zu verschieben, welcher für die modernen RGB-LEDs notwendig ist. Die neuen Erkenntnisse beantworten die langjährige Forschungsfrage: Warum scheitert dieser klassische Ansatz, wenn wir versuchen, effiziente grüne und rote LEDs auf InGaN-Basis zu gewinnen?

Trotz der Fortschritte auf dem Gebiet der grünen LEDs und Laser gelang es den Forschern nicht, einen höheren Indium-Gehalt als 30% in den Dünnschichten zu erreichen. Der Grund dafür war bisher unklar: Ist es ein Problem, die richtigen Wachstumsbedingungen zu finden oder eher ein nicht zu überwindender fundamentaler Effekt? Nun hat ein internationales Team aus Deutschland, Polen und China neues Licht auf diese Frage geworfen und den Mechanismus aufgezeigt, der für diese Begrenzung verantwortlich ist.

 

In ihrer Arbeit versuchten die Wissenschaftler, den Indium-Gehalt zu maximieren, indem sie einzelne atomare Schichten von InN auf GaN züchteten. Unabhängig von den Wachstumsbedingungen haben die Indium-Konzentrationen jedoch nie 25% - 30% überschritten - ein deutliches Zeichen für einen grundlegend begrenzten Mechanismus. Die Forscher verwendeten hochentwickelte Charakterisierungsmethoden, wie das Transmissionselektronenmikroskop mit atomarer Auflösung (TEM) und die In-situ-Reflexions-Hochenergie-Elektronenbeugung (RHEED), und entdeckten, dass, sobald der Indium-Gehalt etwa 25% erreicht, die Atome innerhalb der (In, Ga)N-Monoschicht in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind - eine einzelne Indium-Atomreihe alterniert mit zwei Atomreihen von Gallium-Atomen. Umfassende theoretische Berechnungen ergaben, dass die atomare Anordnung durch eine bestimmte Oberflächenrekonstruktion induziert wird: Indium-Atome sind mit vier benachbarten Atomen verbunden, statt wie erwartet mit drei. Dadurch entstehen stärkere Bindungen zwischen Indium- und Stickstoffatomen, die es einerseits ermöglichen, während des Wachstums höhere Temperaturen zu nutzen und andererseits dem Material eine bessere strukturelle Qualität zu verleihen. Auf der anderen Seite begrenzt die geordnete atomare Anordnung den Indium-Gehalt auf 25%, welcher unter realistischen Wachstumsbedingungen nicht zu überwinden ist.

 

Die Arbeit ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen dem Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (Berlin, Deutschland), dem Max-Planck-Institut für Eisenforschung (Düsseldorf, Deutschland), dem Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik (Berlin, Deutschland), dem Institut für Hochdruckphysik (Warschau, Polen) und dem State Key Laboratory of Artificial Microstructure and Mesoscopic Physics (Peking, China).

Zur vollständigen Pressemitteilung.

Der Artikel ist erschienen in:
https://journals.aps.org/prmaterials/abstract/10.1103/PhysRevMaterials.2.011601


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"Dezember/17 IKZ-News: Beta-Galliumoxid - Ein neuer Halbleiter für die Leistungselektronik"

Effizient schaltende mikroelektronische Leistungsbauelemente leisten einen bedeutenden Beitrag, wenn es darum geht, innovative Technologien zu entwickeln. Gegenwärtig werden in der Leistungselektronik hauptsächlich Bauelemente auf der Basis von Siliziumcarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) verwendet. Nun rückt jedoch ein neues Material in den Fokus des Interesses.

 

Monoklines β-Galliumoxid (β-Ga2O3) ist ein transparentes, halbleitendes Oxid mit vielversprechenden Eigenschaften. Durch einen Bandabstand von 4.8 eV, einer hohen theoretisch bestimmten Feldstärke von 8 MV/cm sowie einer hohen Leistungskennzahl bietet β-Ga2O3 eine aussichtsreiche Perspektive auf dem Gebiet der Leistungselektronik.

Das IKZ hat sich in den vergangenen Jahren eine ausgezeichnete Expertise bei der Züchtung von β-Ga2O3-Einkristallen und –Schichten erarbeitet. Dem Institut ist es gelungen, eine Kristallzüchtungstechnologie nach dem Czochralski-Verfahren für β-Ga2O3-Kristallen zu entwickeln und zu patentieren. Mit diesem Verfahren lassen sich Kristalle prinzipiell in hoher kristalliner Qualität herstellen.

Auf dieser Grundlage wurde im Sommer 2017 ein gemeinsames, durch das BMBF im Rahmen des VIP+ Programms gefördertes Forschungsprojekt mit der Technischen Universität Berlin und dem Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik, Berlin, begonnen. Bereits Voruntersuchungen zeigten, dass Metall-Isolator-Halbleiter Feldeffekttransistoren (MISFETs) auf der Basis von (100)-orientierten β-Ga2O3 – Epitaxieschichten sehr gute Bauelementeigenschaften aufweisen, die das große Potential des Halbleiters β-Ga2O3 für die Leistungselektronik demonstrieren.


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"November/17 IKZ-News: Thomas Schröder nimmt Ruf als neuen Direktor des IKZ an"

Herr Prof. Dr. Thomas Schröder hat den Ruf auf die Professur „Kristallwachstum“ an der Humboldt-Universität zu Berlin angenommen. Damit erhält das IKZ einen neuen Direktor. Herr Schröder wird die Position voraussichtlich im ersten Quartal 2018 antreten.

Herr Schröder ist derzeitig Abteilungsleiter der Sektion        Materialforschung am Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik in Frankfurt (Oder) und besetzt eine Professur für Halbleitermaterialien an der BTU Cottbus – Senftenberg.


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"September/17 IKZ-News: Dr. Kaspars Dadzis erhält internationalen LIMTECH Nachwuchspreis"

Für seine Arbeiten auf dem Gebiet der Modellexperimente und numerischen Simulation bei der Kristallzüchtung wird Herr Dr. Kaspars Dadzis (Leibniz-Institut für Kristallzüchtung) mit dem LIMTECH Young Scientist Award 2017 ausgezeichnet.

Herr Dadzis arbeitete von 2002 bis 2007 an der Universität von Lettland, Riga, an der Simulation von Kristallzüchtungsprozessen nach dem Float Zone-Verfahren bevor er sich ab 2008 näher mit der industriellen Kristallzüchtung beschäftigte (SolarWorld, Freiberg). Seine Promotion erlangte er im Bereich der gerichteten Erstarrung von Silizium an der TU Bergakademie Freiberg in Kooperation mit den Fraunhofer Instituten IISB und THM. Seit 2016 forscht Herr Dadzis am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung in der Arbeitsgruppe Silizium & Germanium an der Entwicklung neuer Methoden beim Wachstum kristalliner Materialien.

Der Preis wird jährlich von der LIMTECH Alliance, eine von der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren geförderte Forschungsinitiative zur Flüssigmetalltechnologie, verliehen. Im Rahmen eines Symposiums der Allianz am 19. und 20. September 2017 in Dresden wird Herr Dr. Dadzis seinen Vortrag zur Preisverleihung zum Thema „Modellexperimente in der Kristallzüchtung“ halten. Der Preis ist mit 2000 € dotiert.

Weitere Informationen zum Preis und zur Konferenz finden Sie hier:

International LIMTECH Young Scientist Award

Final LIMTECH Colloquium and International Symposium on Liquid Metal Technologies


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