Contacteringsmaterialen voor geavanceerde transistortechnologie

Groep: CoCooN

Promotor: Christophe Detavernier

Begeleiding: Filip Geenen, Davy Deduytssche

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contact-gegevens opvragen door op de naam te klikken)

Stroomomvormers zijn te vinden in bijna elk elektronisch apparaat, gaande van de alledaagse stroomadapters voor een laptop of smartphone, tot invertoren om zonnepanelen en windturbines te connecteren aan het elektrische net. De voorbije decennia waren het vooral silicium-gebaseerde transistoren die de elektrische omvorming tot stand brachten. Deze transistoren zijn inmiddels heel wat efficiënter geworden, maar de uiteindelijke efficiëntie-limiet van silicium als basismateriaal is ondertussen bereikt. Zodoende wordt geschat dat slechts 80% van de opgewekte energie via het elektrische net de eindgebruiker bereikt.

1718co12.png

Deze thesis focust op gallium-nitride (GaN) als halfgeleider materiaal. De materiaaleigenschappen van deze III-V halfgeleider voor gebruik als stroomomvormer zijn duidelijk superieur aan Si, en afhankelijk van de toepassing ook superieur ten opzichte van SiC zoals geïllustreerd in bovenstaande grafieken. Eén van de belangrijkste obstakels om GaN-gebaseerde high-electron-mobility transistors (HEMT) te vervaardigen betreft het elektrisch contacteren van de halfgeleider. Momenteel zijn de beste contacten gebaseerd op goud (contact weerstand van ca. 0.5 Ω.mm). Het gebruik van goud bij transistor toepassingen is echter omstreden, aangezien het materiaal incompatibel is met silicium-gebaseerde componenten.

Het doel van deze thesis is om een goud-vrij contacteringsmateriaal te ontwikkelen met een lage contactweerstand (i.e. < 0.7 Ω.mm) die bruikbaar kan zijn voor industriële toepassingen. De elektrische eigenschappen van het contacteringsmateriaal zullen gedetailleerd in kaart gebracht worden d.m.v. verschillende meetmethodes. Daarnaast zal ook het vormingsproces en de thermische stabiliteit van het materiaal onderzocht worden door middel van X-stralen diffractiemetingen tijdens warmtebehandelingen.