Verbundvorhaben: HoverGaN - Holistische Entwicklung von vertikalen GaN Transistoren für Betriebsspannungen bis 1.7kV; Teilvorhaben: Aufbau- und Verbindungstechnik für vertikale GaN-Bauelemente und deren Ansteuerung
Zeitraum
2022-06-01 – 2025-05-31
Bewilligte Summe
689.966,46 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN4033C
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Elektrotechnik [EA3253]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)
Förderprogramm
Energie
WBG Halbleiter ermöglichen einen Effizienzgewinn in leistungselektronischen Systemen und dadurch erhebliche Energieeinsparungen. Dies ist in geringeren Durchlass- und Schaltverlusten begründet. Am größten sind dabei die Einsparpotenziale in Datencentern, gefolgt vom Industriesektor und der Erzeugung von Photovoltaikstrom, die zu einem erheblichen Anteil Bauelemente mit einer Spannungsfestigkeit von 1.2 kV benötigen. In einzelnen Applikationen wie Photovoltaikinvertern oder Traktionsinvertern für elektrische Automobile der höheren Leistungsklasse verhindert jedoch in vielen Fällen der höhere Preis die Entscheidung zugunsten der SiC-Technologie. Laterale GaN-Bauelemente sind für diese Spannungsklasse aufgrund von vielfältigen technologischen Schwierigkeiten problematisch. Leistungselektronik auf der Basis von vertikalen GaN-Bauteilen auf GaN-Substraten bietet das Potenzial einer hohen Effizienz im Spannungsbereich von 750V bis 1.7kV zu moderaten Kosten und adressieren die vorgenannten Sektoren mit dem höchsten Einsparpotenzial. Der Schwerpunkt in HoverGaN liegt auf der GaN FinFET-Architektur. Sie kommt ohne zusätzliche pn-Übergänge im aktiven Gebiet aus und weist dadurch einen vergleichsweise einfachen, vertikalen Aufbau der Epitaxieschichten auf. Ziel von HoverGaN ist es, das volle Potenzial des Halbleitermaterials GaN für Leistungsanwendungen nutzbar zu machen. Dies soll durch die Erforschung der neuen Transistorarchitektur erfolgen mit dem Ziel, leistungsfähige Transistoren mit niedrigen statischen und dynamischen Verlusten und hoher Spannungsfestigkeit auf defektarmen GaN Substraten zu demonstrieren. Die Wertschöpfungskette erstreckt sich von der Technologie der Substratherstellung und Epitaxie, die Entwicklung eines innovativen Bauelementkonzepts und von zielgerichteten Charakterisierungsmethoden hin zu einer zugeschnittener Aufbau- und Verbindungtechnik und optimierten Ansteuerung. Am Ende steht die Erprobung des Konzepts.