Neue Mikroelektronik überlebt 500 Grad Celsius

Juni 1, 2024

Venus: Bald übersteht Mikroelektronik die Hitze auf diesem Planeten (Foto: WikiImages, pixabay.com)

MIT-Wissenschaftler sehen ideale Anwendbarkeit in der Früherkennung von Turbinenschäden

Mikroprozessoren und andere Halbleiter-Bauteile auf der Basis von Galliumnitrid halten sogar bis zu 500 Grad Celsius aus, wie Forscher am Massachusetts Institute of Technology (https://www.mit.edu/ ) (MIT) festgestellt haben. Damit steigen die Chancen, auf der Venus, deren Oberfläche bis zu 480 Grad heiß ist, Elektronik oder gar ein Venus-Mobil zu platzieren.

48 Stunden lange Tests

Doch es gibt auch naheliegendere Einsatzfelder für derartige Bausteine. Sie könnten in nicht ganz so heißen Regionen von Flugzeugtriebwerken, in Verbrennungsmotoren und bei der Nutzung von Geothermie eingesetzt werden, um Schäden bereits in ihrer Entstehung zu erkennen, so die Wissenschaftler.

MIT-Student John Niroula hat die Auswirkungen der Temperatur auf die ohmschen Kontakte in einem Galliumnitrid-Bauelement untersucht. Diese Kontakte sind Schlüsselkomponenten, die ein Halbleiterbauelement mit der Außenwelt verbinden. Bei einer Temperatur von 500 Grad blieben sie 48 Stunden lang funktionsfähig. Dann begann das Material, sich zu zersetzen. Jetzt arbeitet sein Team an der Verbesserung der Langzeitleistung. Eine Strategie besteht darin, schützende Isolatoren hinzuzufügen, damit das Material nicht direkt der Hochtemperaturumgebung ausgesetzt ist.

Erste Chips werden gebaut

„Wir wollten zunächst sicherstellen, dass das Material und die Kontakte überleben, und herausfinden, wie sehr sie sich verändern, wenn man die Temperatur erhöht. Wir werden unseren Transistor aus diesen grundlegenden Materialbausteinen entwerfen“, unterstreicht Niroula.

„In unserer Gruppe konzentrieren wir uns auf innovative Forschung auf Bauelementebene, um die Grenzen der Mikroelektronik zu erweitern, und verfolgen dabei einen systematischen Ansatz über die gesamte Hierarchie, von der Material- bis zur Schaltungsebene. Wir haben die Fortschritte auf der Bauelemente-Ebene durch Entwurf, Modellierung und komplexe Fertigung auf die Schaltungsebene der Hochtemperaturelektronik übertragen“, sagt MIT-Elektrotechniker Qingyun Xie. Jetzt gehen die Forscher daran, konkrete elektronische Bauteile herzustellen. Ziel ist es, die Lebensdauer entscheidend zu verlängern.

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