IKZ beschleunigt Bemühungen um Energieeffizienz mit fortschrittlicher Leistungs­umwandlungs­technologie

Weiterentwicklung der Galliumoxid-Technologie verspricht Optimierungen in Hochleistungs- und Hochspannungs­anwendungen

Der Handlungsbedarf für fortschrittliche Leistungsumwandlungssysteme nimmt zu, da die EU ehrgeizig auf netto-null Emissionen abzielt. Der Hauptfokus liegt auf der Optimierung des Energieübertrags vom Netz zur täglichen Nutzung, Minimierung von Verlusten und Ausrichtung auf eine zukünftige netto-null Emissionen. Ein herausragender Kandidat bei der Suche nach effizienteren Energieumwandlungssystemen ist β-Galliumoxid (β-Ga₂O₃). Trotz seiner vergleichsweise geringeren thermischen Leitfähigkeit zeigt Galliumoxid eine beeindruckende breite Bandlücke (~4.8 eV), hohe Durchbruchfeldstärke (8 MV/cm) und potenziell niedrigere Produktionskosten als SiC und GaN. Diese Eigenschaften positionieren Galliumoxid als vielversprechenden Kandidaten für Hochleistungs- und Hochspannungsanwendungen, was möglicherweise Elektrofahrzeuge, erneuerbare Energiesysteme und Stromnetze revolutionieren könnte.

Forschende am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) haben das letzte Jahrzehnt der Weiterentwicklung der Galliumoxid-Technologie gewidmet. Unter Verwendung der Czochralski-Methode und der Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE)-Wachstumsmethode hat das IKZ erhebliche Fortschritte bei der Herstellung hochwertiger β-Ga₂O₃-Wafer bis zu 2 Zoll und der Entwicklung epitaktischen Wachstums von Galliumoxid-Filmen erzielt, die den anspruchsvollen Anforderungen für Leistungselektronik gerecht werden. Eine gute Übersicht findet sich in einem kürzlich veröffentlichten Flyer.

Über die Grundlagenforschung hinaus widmet sich das IKZ der Förderung der Galliumoxid-Technologie für die nächste Generation der Leistungselektronik, ergänzend zu SiC und GaN. Mit 15 Jahren Erfahrung und einem vielfältigen Patentportfolio bietet das IKZ hochwertige Czochralski-gezüchtete (100) β-Ga₂O₃-Substrate (erhältlich über das Partnerunternehmen CrysTec GmbH) und MOVPE-gezüchtete β-Ga₂O₃-Epilayer an. Weitere Details sowie die Spezifikationen der Kristalle und Epilayer aus dem IKZ finden Sie hier: www.ikz-berlin.de/en/offer/gallium-oxide.

Als Schlüsselakteur in der Galliumoxid-Gemeinschaft ist es für das IKZ eine Ehre, gemeinsam mit dem Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik (PDI) den International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials (IWGO, grafox2022.pdi-berlin.de/iwgo-2024/) zu leiten, der vom 26. bis 31. Mai 2024 in Berlin stattfindet. Der Workshop bringt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Ingenieurinnen und Ingenieure aus der ganzen Welt zusammen, die sich mit allen Aspekten der Material- und Bauteiltechnologie befassen, und zeigt das wachsende Interesse an ß-Ga₂O₃ sowohl in der Industrie als auch im akademischen Bereich.

Kontakt:

Dr. Andreas Popp
Leibniz-Institut für Kristallzüchtung im Forschungsverbund Berlin e.V. (IKZ)
Sektion: Dünne Oxidschichten
Epitaxie von halbleitendem Gallium-Oxid
+49 30 6392-2844
andreas.popp(at)ikz-berlin.de

Pressemitteilung IKZ vom 07.03.2024