Dielektrika & Wide Bandgap Materialien

Halbleiter mit großer Bandlücke tragen entscheidend zu neuen Anwendungen in der Photonik und Leistungselektronik bei. Oxidkristalle werden nicht nur als Dielektrikum oder in der Optik eingesetzt, ihre halbleitenden und ferroelektrischen Eigenschaften bilden auch die Grundlage für eine neue Oxidelektronik, die bisher unerreichte Funktionalitäten bereitstellt. Die Abteilung "Dielektrika und Wide-Bandgap-Materialien" ist auf die Züchtung von Volumenkristallen aus Nitriden, Oxiden und Fluoriden für diese Anwendungsgebiete fokussiert.

Wir arbeiten an der Herstellung von Kristallen mit bisher unerreichter struktureller Qualität und entwickeln industriell umsetzbare und materialspezifische Züchtungstechnologien. Ein Schwerpunkt liegt auf der Kontrolle der elektrischen und optischen Eigenschaften durch geeignete Züchtungs-, Dotierungs- und Charakterisierungsverfahren. Unsere Kristalle finden Anwendung in der materialphysikalischen Grundlagenforschung genauso wie als Substrate für die Epitaxie zur Herstellung neuartiger Bauelemente.

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In der Gruppe „Aluminiumnitrid“ (AlN) erfolgt die Technologieentwicklung zur industrietauglichen Herstellung von AlN-Kristallen, die als Substrate für die UV-C-Optoelektronik (Advanced UV for Life) Verwendung finden. Daneben werden die Züchtung gezielt dotierter AlN-Kristalle und die Anwendung von AlN-Kristallen für die schnelle Leistungselektronik und die Hochtemperatursensorik untersucht.

Die Gruppe „Galliumnitrid“ erforscht die Herstellung von dotiertem Galliumnitrid (GaN) im chemischen Gasphasentransport.

Die Gruppe „Oxide und Fluoride“ besitzt eine einzigartige Expertise im Bereich der Czochralski-Züchtung von Oxidkristallen mit Perowskit-Struktur, z.B. Strontiumtitanat SrTiO3 und Seltenerdscandate (SEScO3), als Substrate für multiferroische Schichten. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Züchtung von transparenten halbleitenden Oxiden wie β-Ga2O3 und In2O3 als Volumenkristalle (Leibniz-Wissenschaftscampus „GraFOx“). Die Aktivitäten werden ergänzt durch die Herstellung von Oxiden vom Langasit-Typ für die Hochtemperatur-Piezosensorik, die Züchtung komplexer Oxide und Fluoride für Laser und die nichtlineare Optik sowie die Herstellung von Referenzkristallen unter Einsatz verschiedener Züchtungstechnologien u.a. für geologische Fragestellungen und der Batterieforschung.

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