Unter der Leitung von Dr. Andreas Fiedler vom zielt das Projekt All-GO-HEMT darauf ab, modulationsdotierte β-(AlₓGa₁₋ₓ)₂O₃/Ga₂O₃-Heterostrukturen zu entwickeln, die eine hohe Elektronenbeweglichkeit aufweisen. Galliumoxid mit seiner ultrabreiten Bandlücke gilt als vielversprechender Kandidat für die Leistungselektronik. Es ermöglicht eine kompaktere Bauweise, die nicht nur die Effizienz der Umwandlungsprozesse steigert, sondern auch die Zuverlässigkeit der Systeme erhöht. Im Vergleich zu etablierten Materialien wie Silizium, Galliumnitrid und Siliziumcarbid bietet Ga2O3 Potenziale zur Effizienzsteigerung, die derzeit noch nicht vollständig ausgeschöpft sind.
Auch wenn Leistungselektronik auf Basis von Ga2O3 effizienter zu sein verspricht, steht das Material den etablierten Materialien in der Ladungsträgerbeweglichkeit nach. Das zentrale Ziel des Projekts ist es, das Materiallimit bezüglich der Ladungsträgerbeweglichkeit mithilfe des innovativen Designs einer aluminiumlegierten Heterostruktur zu überwinden und somit den Nachteil zu beseitigen.
Ein weiteres Ziel von All-GO-HEMT ist die Schaffung einer zuverlässigen Materialbasis aus Ga2O3 sowie der neu entwickelten Legierung mit Aluminium mit höchster kristalliner Qualität für Forschung und Industrie. Diese Grundlage ist notwendig, da die Entwicklung von leistungsfähigen Bauelementen mit kompaktem Design und optimierten Herstellungsprozessen aktuell durch die unzureichende Verfügbarkeit von hochwertigem Material eingeschränkt wird. Auf Grundlage dieser Materialbasis wird der Projektpartner Ferdinand-Braun Institut (FBH) neue Prototypen für leistungselektronische Bauelemente entwickeln. Diese Prototypen werden anschließend von der ZF Friedrichshafen AG, dem Industriepaten, auf ihre Eignung für die industrielle Anwendung geprüft. Darüber hinaus wird die gesamte Wertschöpfungskette, von der Kristallzüchtung bis zum fertigen Bauelement, von den Industriepaten AIXTRON SE und Siltronic AG analysiert, um den ökonomischen und ökologischen Nutzen dieser Technologie frühzeitig zu quantifizieren und zu bewerten. (jr)
