Studien- und Abschlussarbeiten

Motivation

GaN ist ein vielversprechender Kandidat für die Revolutionierung der Elektronik in vielen verschiedenen Bereichen, allen voran der Hochleistungs- und Hochfrequenzelektronik. Aber auch sensorische Anwendungen können in hohem Maße von der GaN-HEMT-Technologie (High Electron Mobility Transistor) profitieren. Aufgrund des in den Bauelementen vorhandenen mechanisch induzierten zweidimensionalen Elektronengases (2DEG) ist eine hohe Dehnungsempfindlichkeit gegeben. Bei geeigneter Platzierung auf Membranen kann ein Drucksensor gebaut werden, der sich durch hohe Ausgangssignale, hohe Druckempfindlichkeit und Robustheit gegenüber rauen Umgebungen auszeichnet.

Aufgabenstellung

Ausgehend von bereits existierenden Transistor-Kompaktmodellen sollte ein dehnungs- und temperaturabhängiger Verilog-A-Modellblock entwickelt werden, der sensorstrukturabhängige Effekte und tatsächliche Bauelement-Entwurfsparameter beinhaltet. Ein bereits vorhandener Messaufbau kann zur Messung des Sensorverhaltens verwendet werden, um Messdaten in das Modell einzuspeisen. Während der Arbeit sollen folgende Aufgaben wissenschaftlich untersucht und dokumentiert werden:

• Literaturrecherche und Vergleich verschiedener aktueller HEMT-Modelle und Sensorstrukturen
• Modellierung des Sensorsystems mittels MatLab und Verilog-A
• Simulation der Sensor-Auswerteschaltung
• Sensorlayout, -schaltbild and -blockdiagramm
• Messungen auf Messstand

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Motivation

Gallium Nitride (GaN)-based high electron mobility transistors (HEMTs) are rapidly emerging as front-runners in high-power mm-wave and DC switching circuit applications. Traditionally AlGaN/GaN HEMT has a normally-on behavior. However, Enhancement mode GaN HEMTs are required for several applications including complementary circuits in digital electronics and ensuring safe state operations. There are multiple methods of developing E-mode HEMTs for example using p-GaN gate or treating the gate with fluorine or creating a trench at the gate in AlGaN.

Here at IMS CHIPS, the E-mode HEMT devices have been successfully developed by etching nanostructures (in various configurations) under the gate in AlGaN/GaN

Scope of Work

For better understanding of the nanostructured gate recess E-mode devices in 3D needs to be simulated and verified. Different TCAD simulations using SILVACO ATLAS tool need to be implemented and some proposed design configurations are to be investigated. In the scope of this thesis, the following tasks should be scientifically investigated and documented:

• Understanding of physical basics of the GaN HEMT device operation
• Literature review and comparison between the state-of-the-art E-mode GaN devices.
• Numerical device TCAD simulations of E mode nanostructures using SILCACO ATLAS tool
• Measurement of the fabricated devices and feedback to the simulations

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Motivation

Siliziumnitrid eignet sich aufgrund seiner Materialeigenschaften für viele mikro- und nanotechnologische Anwendungen. Unter anderem auch für die Photonik. Hier können aus abgeschiedenen Siliziumnitrid-Schichten Wellenleiterstruk­turen zur Übertragung optischer Signale im Wellenlängenbereich von 300 nm bis
3000 nm erzeugt und mit Halbleiterbauelementen verschaltet werden.

Aufgabenstellung

In dieser Arbeit soll der Einfluss unterschiedlicher Prozessparameter beim Abscheiden sowie Trockenätzen von Siliziumnitrid untersucht und charakterisiert werden.
Zur Charakterisierung der Einflüsse von unterschiedlichen Prozessparametern beim Abscheiden und Trockenätzen von Siliziumnitrid sind geeignete Versuchs­reihen zu planen, durchzuführen und die erhaltenen Ergebnisse auszuwerten. Hierfür stehen Verfahren wie die optische Mikroskopie, Rasterelektronen­mikroskopie, Ellipsometrie sowie taktile Profilometrie bereit. Das Ziel der Arbeit besteht darin, die am Institut eingesetzten Siliziumnitrid Abscheide- und Trockenätzverfahren so zu verstehen, dass in Zukunft für jede mikro- und nano­technologische Anwendung der geeignetste Siliziumnitrid-Prozess verwendet werden kann. Die für Siliziumnitrid-Wellenleiter als ideal erachteten Prozesse können anschließend verwendet werden, um einen Photonik-Chip zu fertigen.
Der größte Teil der Arbeit findet in einem Reinraum der Klasse 10-100 statt.

Voraussetzungen:

Grundkenntnisse der Mikrotechnologie, Halbleiterfertigung oder vergleichbares

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Motivation

Seit Jahren stellen wir für verschiedenste Kunden Computer-Generierte-Hologramme (CGHs) bzw. Diffraktive-Optische-Elemente (DOEs) sowohl binär, als auch mehrlagig her. Diese werden z.B. zur Strahlformung oder als Referenzobjekte für die Linsen oder Spiegelfertigung eingesetzt.

Da die fertigen Objekte so ganz außerhalb ihrer Aufbauten doch eher langweilig und gleich aussehen würden, wollen wir im Rahmen dieser Arbeit einen funktionalen Demonstrator aufbauen, der dann z.B. auf Messen oder Konferenzen als "Eyecatcher" eingesetzt wird.

Dabei sollen mehrere Hologramme auf einem Substrat so angeordnet werden, dass mittels geeigneter Steuerung animierte Projektionen dargestellt werden.

Aufgabenstellung

Die Aufgabenstellung teilt sich in 5 Teile:

1. Design und Aufbau des optischen Systems incl. elektrischer Steuerung und Substrataufnahme
2. Design der zu projizierenden Strukturen (Die Berechnungen der Daten erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Institut für technische Optik) und Erstellung des für die Herstellung des DOEs benötigten Datensatzes
3. Programmierung des in Teil 1 aufgebauten Systems
4. Test des Aufbaus mit am IMS hergestelltem CGH
5. Dokumentation der Arbeit

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