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

Auf Galliumnitrid (GaN) basierende HEMTs (High Electron Mobility Transistors) mit hoher Elektronenbeweglichkeit entwickeln sich rasch zu Spitzenreitern bei Hochleistungs-, mm-Wellen- und Gleichstrom-schaltkreisanwendungen. Traditionell haben AlGaN/GaN-HEMTs ein normally-on Einschaltverhalten. Allerdings sind e-mode GaN-HEMTs für verschiedene Anwendungen erforderlich, u.a. für komplementäre Schaltungen in der digitalen Elektronik und zur Gewährleistung sicherer Betriebszustände. Es gibt mehrere Methoden zur Entwicklung von e-mode-HEMTs, z.B. die Verwendung von p-GaN-Gates, die Behandlung des Gates mit Fluor oder die Erzeugung eines Grabens am Gate in der AlGaN-Schicht.

Hier am IMS wurden die e-mode-HEMTs erfolgreich entwickelt, indem Nanostrukturen (in verschiedenen Konfigurationen) unter dem Gate in AlGaN/GaN geätzt wurden.

Aufgabenstellung

Zum besseren Verständnis der nanostrukturierten Gate-Vertiefung müssen e-mode-Bauteile in 3D simuliert und verifiziert werden. Es müssen verschiedene TCAD-Simulationen mit dem SILVACO ATLAS-Tool implementiert und einige vorgeschlagene Designkonfigurationen untersucht werden. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die folgenden Aufgaben wissenschaftlich untersucht und dokumentiert werden:

• Verständnis der physikalischen Grundlagen der Funktionsweise des GaN-HEMTs
• Literaturrecherche und Vergleich zwischen den state-of-the-art e-mode-GaN-Bauteilen
• Numerische Bauelement-TCAD-Simulationen von e-mode-Nanostrukturen mit SILVACO ATLAS
• Messung der gefertigten Transistoren und Rückkopplung zu den Simulationen

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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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