Forschungsprojekte

THzIZ - Terahertz-Integrationszentrum

15.09.2019 - 14.09.2022

Die ersten 5G-Mobilfunkantennen werden gerade in Deutschland installiert – die Universität Duisburg-Essen (UDE) forscht bereits an Hochfrequenz-Technologien für übermorgen: an 6G Terahertz-Kommunikation mit mehr als 100 Gigabit/s Datenraten, an modernsten Radaren und anderen alltagstauglichen Anwendungen. Um in neue Produktionsanlagen und Geräte investieren zu können, erhält die UDE über 6,5 Millionen Euro aus Landes- und EU-Mitteln*. Dadurch entsteht ein deutschlandweit einmaliges Terahertz-Integrationszentrum (THzIZ).

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ForLab SmartBeam

01.01.2019 - 31.12.2021

Forschungslabor Mikroelektronik Duisburg-Essen für Hochfrequenz-Strahlformung

Das ForLab SmartBeam ermöglicht Forschung zu komplexen elektronischen und photonischen Chips. Leistungsfähigere Bauelemente und deren Integration sollen die Umfelderkennung und -beobachtung z. B. für Roboter oder autonome Fahrzeuge verbessern. Diese Anwendungen erfordern eine hohe Auflösung und Datenrate, wofür sowohl THz-Transistoren als auch Infrarot-Laser benötigt werden. Für die exakte und sichere Umfelderkennung soll höchstauflösende Sensorik mit Informationsverarbeitung kombiniert werden, womit die nächste Stufe der Automatisierung, autonom agierende Systeme (Fahrzeuge, Roboter), erreicht werden kann.

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SFB MARIE/Teilprojekt C11: Efficient Subharmonically Locked THz Indium Phosphide Heterojunction Bipolar Transistor Circuits for Mobile Applications

01.01.2019 - 31.12.2021

Compact and energy-efficient electronic high-power sources, wideband low-noise receivers, mixers and phase shifters are needed in the THz frequency range (300 GHz - 3 THz) to realize the vision of mobile phase-steered THz transceiver arrays.

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Nanodraht-LED blau/grün

01.08.2018 - 31.12.2020

Doctoral Training Network in Terahertz Technologies for Imaging, Radar and Communication Applications (TeraApps)

01.01.2018 - 31.12.2020

In Europa wird ein Team von 15 jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern an der Entwicklung von Halbleiter basierten Terahertz Technologien zusammenarbeiten - zwei davon in Duisburg.

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Nanowire-Heterojunction Bipolar Transistor (NW-HBT)

01.04.2015 - 31.12.2020

Der sogenannte "bottom-up" Ansatz bietet bei der Materialherstellung für (opto-)elektronische Bauelemente im Vergleich zur klassischen planaren Technologie einige wesentliche Vorteile. Neben einem effizienteren Einsatz der Quellmaterialien während der Epitaxie, können Materialwechsel bzw. Substrat- Schichtkombinationen realisiert werden, welche beim konventionellen Schichtwachstum auf Grund der Gitterverspannung so nicht möglich sind (z. B. III/V auf Si). Eindimensionale Strukturen, d. h. Elemente mit einer Beschränkung in zwei Raumrichtungen auf wenige 10 bis 100 nm (Nanodraht, Nanoröhre) sind bereits seit einigen Jahren Gegenstand der Forschung u. a. hinsichtlich ihrer elektrischen Transporteigenschaften und damit ihrer Eignung für zukünftige elektronische Bauelemente mit verbesserten Eigenschaften.

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Supported by:

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Links:

SFB MARIE - Mobil Gefahrenbereiche erkennen/Teilprojekt C02: 'Resonant tunnelling diode oscillators with on-chip antenna'

01.01.2017 - 31.12.2019

Der neue SFB ist eine Gemeinschaftsinitiative der UA-Ruhr-Universitäten Duisburg-Essen (UDE) und Bochum (RUB). Federführend sind Prof. Dr. Thomas Kaiser (Sprecher), Leiter des UDE-Fachgebiets für Digitale Signalverarbeitung und Prof. Dr. Ilona Rolfes, Leiterin des RUB-Lehrstuhls für Hochfrequenzsysteme. Beteiligt sind auch

Wissenschaftler der Universität Wuppertal, der TU Darmstadt sowie der Fraunhofer-Institute für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR/Wachtberg) sowie für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS/Duisburg).

Das Fachgebiet Halbleitertechnik/Halbleitertechnologie ist daran mit dem Projekt C02: "Resonant tunnelling diode oscillators with on-chip antenna" beteiligt.

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Supported by:

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Zero Bias rf Detection Diodes based on Triple Barrier Resonant Tunneling Structures

InP-based resonant tunneling diodes with symmetrical I/V-characteristics have shown their excellent high frequency performance for THz signal generation. For signal detection we present a device with an additional third barrier to create an unsymmetrical I/V-characteristic. Sensitivity measurements are performed and further improvements by scaling of the active device area are discussed. To allow SPICE based circuit simulation an approach for a large signal model is presented.

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Partner:

  • Prof. M Suhara, Tokyo Metropolitan University

Resonant tunnelling diode oscillators with on-chip antenna

The challenge of this proposal is to develop a compact array of oscillator/antenna circuits op-erating at a locked frequency with defined and stable phase conditions enabling MIMO oper-ations. The Resonant Tunnelling Diode (RTD) offers in an ultra-wide frequency range a huge negative-differential resistance that is ideally suited to de-attenuate resonator circuits. RTD based injection locked oscillators co-integrated with on-chip antenna will be developed and fabricated in the frequency range of 0.25 THz < f < 2 THz. In this frequency range we will develop technologies for phase- and frequency locking via sub-harmonic injection.

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Supported by:

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Partner:

  • Prof. D. Erni, Dr. A. Rennings, University Duisburg-Essen
  • Prof. M Suhara, Tokyo Metropolitan University

Spin-selektiver Transport in InAs Nanodrähten ohne Magnetfeld konnte nachgewiesen werden

01.07.2016 - 31.12.2018

Im Forschungszentrum Jülich wurde erstmals experimentell bei einer Temperatur von 100 mK nachgewiesen, dass die Ausrichtung des Elektronenspins fest an die Transportrichtung in eindimensionalen Leitern gekoppelt ist.

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Supported by:

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Research Group FOR 1616:
"Dynamics and Interactions of Semiconductor Nanowires for Optoelectronics"
E1: Electrically pumped III/V nanowire light emitter

01.03.2012 - 28.02.2018

Es sollen axiale und koaxiale pn-Übergänge in GaAs basierten Nanodraht-Heterostrukturen als Lichtemitter verwendet werden. GaAs basierte Nanodrähte ermöglichen eine hohe elektrisch stimulierte Elektronen- und Löcher-Injektion sowie ein elektrisches und optisches Confinement durch die Kontrolle der Bandverläufe und des dielektrischen Profils in Heteroübergängen. In der ersten Periode wurden hervorragende Kontakte und Leitfähigkeiten für p- und n-GaAs Nanodrähte erzielt, die für eine elektrische Anregung der Lumineszenz benötigt wird. Für GaN basierte LED Strukturen konnte durch Aufhebung der Polarisationseffekte ein Geschwindigkeitsrekord erzielt werden [1]. Weiterhin wurden Einschränkungen der Oberfläche auf die Ladungsträgerlebensdauern ermittelt. Die Auswirkungen der hohen Dichte von Zuständen an der GaAs Oberfläche soll durch epitaktisches Hüllenwachstum, den Einsatz von dielektrischen Umhüllungen und mit chemischer Oberflächenbehandlung minimiert werden. Die in-situ überwachte Ionenimplantation einzelner Atome seltener Erden (z.B. Europium) in axiale pn-Übergänge soll zur Herstellung von ultra-skalierten Lichtemittern und als Ansatz zur Herstellung von Einzel-Photonen-Emittern genutzt werden. Das Hauptziel des Projektes ist die Herstellung eines elektrisch stimulierten Nanodraht-LASERs. Für das Design des LASERs sollen photonische Moden berücksichtigt sowie die Lebensdauer der Träger in Abhängigkeit von Dotierung und Umhüllung studiert werden.

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Supported by:

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Nano-III/V-pin’s - Nanoskalige III-V / Silizium Heterostrukturen für hocheffiziente Solarzellen

01.01.2010 - 31.12.2014

Es werden koaxiale Kern-Mantel p-i-n Nanodrähte aus III/V Halbleiterheterostrukturen hergestellt und in Bezug auf Solarzelleneigenschaften untersucht. Halbleiter-Nanodrähte bieten Vorteilhafte Absorptionseigenschaften durch eine Oberflächenvergrößerung pro Volumeneinheit, während die Transportwege für Ladungsträger klein bleiben. Für die Bestimmung der ortsaufgelösten lateralen Homogenität der elektronischer Eigenschaften unterschiedlicher Quantentopf Solarzellen soll die „Optical Beam Induced Current Methode“-OBIC weiterentwickelt werden. Die experimentell und theoretisch untersuchten Funktionseigenschaften von QW Nanodrähten sollen hiermit auf makroskopischer Skala bestimmt werden.

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Supported by:

  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Partner:

  • Prof. Roland Schmechel, Dr. Niels Benson, University Duisburg-Essen
  • Prof. Thomas Hannappel, Prof. Dr. Gerhard Gobsch Technische Universität Ilmenau, Sprecher
  • und weitere Partner (siehe unter mehr)


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