12.03.2012

Technische Universität Berlin

Neuartige UV-Leuchtdioden und UV-Laser in der Erforschung

Matthias Bickermann forscht an neuartigen UV-Leuchtdioden und UV-Lasern

Das Wort Züchtung verbindet man normalerweise mit Pflanzen und Tieren, nicht aber mit Kristallen. Und doch kennt die Wissenschaft die Kristallzüchtung seit der Antike. Auch am TU-Institut für Chemie befassen sich Forscher damit. Im September 2011 wurde Matthias Bickermann als Professor für das Fachgebiet „Grundlagen und Methoden der Kristallzüchtung“ berufen.

„Anliegen der Kristallzüchtung ist es, sowohl bekannte als auch neuartige Materialien als Werkstoff mit perfekter struktureller Ordnung im Labor herzustellen“, erläutert der 39-Jährige. Benötigt werden die synthetisch herge-stellten Kristalle als Werkstoffe in der Optik und Elektronik, vor allem aber für sogenannte Substrate in der Halbleiterindustrie. Das sind aus dem Kristall geschnittene und polierte Scheiben, die als Unterlage für elektronische Bauelemente dienen. Unter jedem Computerchip befindet sich ein solches Substrat, fast immer aus Silizium, auf dem die elektronischen Schaltkreise aufgebracht sind.

Solche Substrate können aber auch aus den gezüchteten Kristallen des Halbleiters Aluminiumnitrid hergestellt werden. „Das ist neu und entsprechend neuartig sind die Anwendungen für die Optoelektronik und die Hochfrequenzelektronik. Auf Grundlage der gezüchteten Aluminiumnitrid-Kristalle sollen Leuchtdioden für ultraviolettes Licht und Laser hergestellt werden“, so Bickermann. „Solche UV-LEDs und -Laser gibt es bislang noch nicht. Sie werden zum Beispiel in mobilen und batteriebetriebenen Desinfektionsgeräten zur Entkeimung von Wasser und Luft oder in der Therapie von Hautkrankheiten dringend benötigt.“ Die Vorteile von ultravioletten Leuchtdioden und ultravioletten Lasern gegenüber herkömmlichen UV-Lichtquellen bestehen in den geringen Abmessungen, im minimalen Stromverbrauch und im Verzicht auf giftiges Quecksilber.
Die Züchtung dieser Aluminiumnitrid-Kristalle erfolgt am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung in Berlin-Adlershof in der Abteilung „Dielektrische und Wide Band-Gap-Materialien“, die Bickermann leitet. Das Institut ist eine der weltweit führenden Einrichtungen auf diesem Gebiet.

Matthias Bickermann hat an der Universität Erlangen Werkstoffwissenschaften studiert und dort über die Züchtung von Halbleiter-Kristallen promoviert und sich habilitiert. Sein Schwerpunkt liegt damals wie heute auf der Herstellung von Kristallen unter schwierigen Züchtungsbedingungen etwa bei Temperaturen von mehr als 2000 Grad Celsius. Hier sind die technologischen Herausforderungen riesig. Mit seinem Forscherteam ist es ihm jedoch gelungen, einen Prozess zur Herstellung von Aluminiumnitrid-Kristallen zu entwickeln, der auch im industriellen Maßstab verwendet werden kann.

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