Pressemitteilungen

Forschern am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF ist es gelungen, die Ausgangsleistung ihrer GaN-basierten Hochfrequenztransistoren für den Frequenzbereich von 1 – 2 GHz erheblich zu steigern: Sie haben die Betriebsspannung der Bauelemente von 50 Volt auf 100 Volt verdoppeln können und damit einen Leistungswirkungsgrad von 77,3 Prozent erreicht. Mit dieser Technologie wird es nun möglich, hocheffiziente Verstärker mit noch höherer Leistung zu entwickeln, wie sie für Anwendungen in den Bereichen Plasmaerzeugung, industrielle Erwärmung sowie in Kommunikations- und Radartechnologien erforderlich sind.

Um den stetig wachsenden mobilen Datenverkehr zu bewältigen, werden neue Mobilfunkstandards wie zum Beispiel 5G umgesetzt. Diese belegen mehr und höhere Frequenzbereiche. Damit Geräte auch in Zukunft alle diese Frequenzen erreichen können, steigen die Anforderungen an Radiofrequenz (RF)-Bauelemente konstant an. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF hat für diesen Zweck kompaktere und energieeffizientere RF-Filter mit hohen Bandbreiten entwickelt. Im Zuge des Projekts »PiTrans« ist es dem Forschungsteam gelungen, Aluminiumscandiumnitrid (AlScN) mit den nötigen spezifischen Anforderungen zu wachsen und elektroakustische Bauteile für Smartphones zu realisieren.

Um den Transfer von Forschungsentwicklungen aus dem Bereich der Quantensensorik in industrielle Anwendungen voranzubringen, entsteht am Fraunhofer IAF ein Applikationslabor. Damit sollen interessierte Unternehmen und insbesondere regionale KMU sowie Start-ups die Möglichkeit erhalten, das Innovationspotenzial von Quantensensoren für ihre spezifischen Anforderungen zu evaluieren. Sowohl das Land Baden-Württemberg als auch die Fraunhofer-Gesellschaft fördern das auf vier Jahre angelegte Vorhaben mit jeweils einer Million Euro.

Forschern am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF ist es gelungen, eine neue Art von Transistoren mit extrem hohen Grenzfrequenzen zu entwickeln: Metalloxidhalbleiter-HEMTs, kurz MOSHEMTs. Dafür haben sie die Schottky-Barriere des klassischen HEMTs durch ein Oxid ersetzt. Entstanden ist ein Transistor, der noch kleinere und leistungsfähigere Bauteile ermöglicht und bereits eine Rekordfrequenz von 640 GHz erreicht hat. Diese Technologie soll die Elektronik der nächsten Generation voranbringen.

Dem Fraunhofer HHI ist es in Kooperation mit dem Fraunhofer IAF gelungen, mit einem THz-Übertragungssystem 56 GBit/s drahtlos über eine Freiraumstrecke von 1 km zu übertragen. Die Übertragung erfolgte bei einer Trägerfrequenz von 300 GHz. Das eingesetzte Übertragungssystem verwendet ein hoch-performantes Terahertz-Modem mit Signalverarbeitungsalgorithmen des Fraunhofer HHI sowie schnelle, Indiumgalliumarsenid-basierte integrierte elektronische Höchstfrequenzschaltungen des Fraunhofer IAF.

Wärmepumpen spielen eine entscheidende Rolle in der Energiewende: Nachhaltig erzeugter elektrischer Strom sorgt für Wärme im Winter und gutes Klima im Sommer. Wärmepumpen arbeiten heute nahezu ausschließlich auf Basis von Kompressor-Technologie. Kompressoren benötigen schädliche Kältemittel, deren Einsatz gesetzlich in Zukunft noch stärker eingeschränkt wird. Vor diesem Hintergrund entwickeln sechs Fraunhofer-Institute im Fraunhofer-Leitprojekt ElKaWe hocheffiziente elektrokalorische Wärmepumpen, die ohne schädliche Kältemittel auskommen.

Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF haben das bislang Unmögliche geschafft: Es ist ihnen – weltweit zum ersten Mal – gelungen, Aluminiumscandiumnitrid (AlScN) per metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) herzustellen. Bauelemente auf der Basis von AlScN werden als die nächste Generation der Leistungselektronik angesehen. Das Fraunhofer IAF kommt somit dem Ziel, Leistungselektronik für industrielle Anwendungen auf Basis von Transistoren aus AlScN herzustellen, einen entscheidenden Schritt näher.

Unsere Zukunft selbst mitgestalten und die Mikroelektronik von übermorgen in Deutschland und Europa entwickeln – mit diesem Ziel vor Augen trafen sich Technologieexpertinnen und -experten, Anwenderinnen und Anwender sowie Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft und Leibniz-Gemeinschaft zu den 2. FMD Innovation Days. Vom 12. bis 13. September tauschten sich die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) und ihre Gäste aus der Industrie, Wissenschaft und Wirtschaft am IHP in Frankfurt (Oder) über die neuesten Entwicklungen zu 5G, Sensorik für autonomes Fahren sowie drahtlose und radarbasierte Lösungen für Industrie 4.0 aus.

Drahtlose Datennetze der Zukunft müssen höhere Übertragungsraten und kürzere Verzögerungszeiten ermöglichen und dabei immer mehr Endgeräte versorgen. Dies erfordert Netzwerkstrukturen aus vielen kleinen Mobilfunkzellen. Zur Anbindung dieser Zellen bedarf es leistungsfähiger Übertragungsstrecken bei hohen Frequenzen bis in den Terahertz-Bereich. Außerdem gilt es, die Übertragungsstrecken möglichst nahtlos mit Glasfasernetzen zu verbinden. Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) setzen dafür ultraschnelle elektro-optische Modulatoren ein, um Datensignale von der Terahertz-Übertragung zur optischen Übertragung zu konvertieren. Das Fraunhofer IAF unterstützt diese Arbeiten durch die Entwicklung von sehr rauscharmen Empfangsschaltungen sowie leistungsstarken Sendeverstärkern.

Um eine hohe Qualität ihrer Pharmazeutika zu gewährleisten, müssen Hersteller nicht nur die Reinheit und Konzentration ihre eigenen Produkte überwachen, sondern auch die der Zulieferer. Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF haben ein Messsystem entwickelt, das die kontaktlose Identifizierung verschiedenster chemischer und pharmazeutischer Substanzen in Echtzeit ermöglicht und sich ideal für den Einsatz in der Pharma-, Chemie- und Lebensmittelindustrie eignet.