Die Grenzen von Silizium überwinden
Forschungslabor Mikroelektronik für siliziumbasierte Optoelektronik in Cottbus an den Start gegangen.
Kein Computer, kein Auto, kein Personalausweis funktioniert ohne Mikroelektronik. Für das Auge meist unsichtbar ist sie unter der Produktoberfläche verborgen. Die Herausforderung besteht darin, diese hochkomplexen elektronischen Systeme in kürzester Zeit zu entwickeln, herzustellen und auf den Markt zu bringen – und das zu einem akzeptablen Preis. Zudem muss die Technologie zuverlässig sowie energieeffizient funktionieren. Durch aktuelle Trends wie die Künstliche Intelligenz, Elektromobilität, Diagnosesysteme in der Medizin oder die nachhaltige Energieversorgung nimmt die Bedeutung der Mikroelektronik in Zukunft weiter zu.
An der BTU Cottbus-Senftenberg ist jetzt das neue „Forschungslabor Mikroelektronik für siliziumbasierte Optoelektronik“, kurz ForLab FAMOS, an den Start gegangen. Das Forschungslabor wird bis Ende 2021 mit 2,51 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Die Wissenschaftler um Inga Anita Fischer arbeiten an innovativen optoelektronischen Bauelementen wie beispielsweise Sensoren und integrierte Lichtquellen. Diese ermöglichen eine sichere, schnelle und energieeffiziente Datenübertragung. Die Einsatzmöglichkeiten reichen von der Notfallmedizin beispielsweise mit schnellen Tests zur Erkennung einer Sepsis über die ultraschnelle Datenübertragung bis hin zur industriellen Prozessüberwachung etwa zur Prüfung der Qualität von Nahrungsmitteln.
Bisher basieren die meisten elektronischen Schaltungen auf dem Halbleiter Silizium. Der Werkstoff ist aufgrund der relativ geringen Herstellkosten, seiner Kristallstruktur und Spannungsfestigkeit für Anwendungen in der Halbleiterindustrie prädestiniert. Dennoch stößt die Siliziumtechnik allmählich an ihre physikalischen Grenzen: Sie ist insbesondere für optoelektronische Bauelemente ineffizient. Ziel der Forscher ist es daher, neue Materialien in eine Silizium-Plattform zu integrieren. „Erst wenn wir weitere Halbleiter oder Materialien wie Oxide und Polymere auf der Silizium-Plattform integrieren, können wir neue Anwendungsgebiete erschließen. Wir können damit optische Sensoren herstellen, die weniger Energie verbrauchen als bisher und helfen, die optische Datenübertragung zu ermöglichen“, so Fischer. Gemeinsam mit Jan Ingo Flege, Fachgebiet Angewandte Physik und Halbleiterspektroskopie, und Michael Beck, Fachgebiet Allgemeine Elektrotechnik, von der BTU plant Fischer dabei, mit dem Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik und dem Fraunhofer-Institut für photonische Mikrosysteme zusammenzuarbeiten.
BTU / RK
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