Grundlagen für neue Halbleiter weltweit aus Mittelhessen
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LED's dienen u. a. als Hintergrundbeleuchtung für Displays in Fahrzeugen, Mobiltelefonen und Computerbildschirmen. |
Akzo Nobel HPMO (High Purity Metal Organics) vertreibt hochreine metalorganische Verbindungen für die Produktion von Halbleiterbauelementen. Diese speziell entwickelten und aufereinigten Chemikalien werden in einem Kristallzüchtungsprozess zur Schichtabscheidung verschiedener Halbleitermaterialien verwendet.
Der technologische Fortschritt der letzten Dekaden ist eng mit der Entwicklung leistungsfähiger und hocheffizienter Halbleiterbauelemente verknüpft. In der Bewegung hin zum „globalen Dorf“ zählen moderne Kommunikationsmethoden wie Internet, E-Mail, mobile Kommunikation zu den entscheidenden Faktoren.
Akzo Nobel HPMO legt das Hauptaugenmerk auf eine bestimmte Klasse von Halbleitern, nämlich auf Verbindungen der 3. und 5. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente, die so genannten III/V-Halbleiter. Diese sind aufgrund ihrer elektronischen Eigenschaften extrem interessant für optoelektronische Anwendungen, da sie im Gegensatz zu Silizium andere physikalische Eigenschaften aufweisen, insbesondere der effektiven Absorption bzw. Emission von Licht.
Optoelektronische Baulemente werden daher zum einen benutzt, um Elektrizität in Licht zu konvertieren, wie bei Laser-Dioden (LD) und Leuchtdioden (LED), zum anderen um Licht in Elektrizität umzuwandeln, wie bei Solarzellen und Photodetektoren (PD).
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Laser werden heute auf den unterschiedlichsten Gebieten angewandt. |
Laser-Dioden zum Beispiel werden in der faseroptischen Telekommunikation eingesetzt. Die Laser können mit sehr hohen Frequenzen ein- und ausgeschaltet werden und die Lichtsignale werden dann durch Glasfasern von Ort zu Ort übertragen. Ein weiteres großes Anwendungsfeld liegt in CD- und DVD-Geräten, um Daten, Audio- und Videosignale zu lesen oder zu schreiben. Laser werden des Weiteren eingesetzt zur Detektion von Gasen oder Sprengstoffen. LEDs sind der am stärksten wachsende Absatzmarkt für III/V- Halbleiter und sie finden Anwendung als Hintergrundbeleuchtung für Displays in Fahrzeugen, Mobiltelefonen und Computerbildschirmen so-wie als Ersatz für Glühbirnen in Verkehrszeichen und Autobremslichtern sowie Frontscheinwerfern. Des Weiteren halten sie Einzug in die generelle Beleuchtung. Die besseren Absorptionseigenschaften der III/V-Halbleiter werden in hocheffizienten Solarzellen für die Energieversorgung von Satelliten genutzt.
Neben den besseren optoelektronischen Eigenschaften können sie auch Elektrizität „schneller“ als Silizium leiten. Mit anderen Worten: Sie lassen sich mit einer höheren Frequenz ein- und ausschalten.
Daher liegt heutzutage ein weiteres Anwendungsgebiet für Verbindungshalbleiter im weiten Feld der schellen Transistoren mit niedrigem Stromverbrauch, die unter anderem in Mobiltelefonen eingesetzt werden. Gerade deren fortschreitende Miniaturisierung ist eng mit der rasanten Entwicklung der III/V-Halbleiter der letzten Jahre verknüpft.
Akzo Nobel HPMO spielt eine bedeutende Rolle in der Forschung und Entwicklung von neuartigen Halbleitern. Durch ständige Verbesserungen des Reinheitsgrades der metallorganischen Verbindungen lassen sich die daraus hergestellten Halbleiterschichten weiter entwickeln. Die von HPMO hergestellten Hauptprodukte sind metallorganische Verbindungen aus Elementen der dritten und fünften Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Dies sind zum Beispiel Trimethylgallium (TMGa) und Tertiärbutylarsin (TBAs) jeweils als Quellen für Gallium und Arsen.
Aufgabe von HPMO ist es, hochreine Chemikalien für Halbleiterprozesse herzustellen und den Reinheitsgrad weiter zu verbessern. Jede Unreinheit in den Ausgangschemikalien führt nämlich zu Änderungen der Halbleitereigenschaften. Momentan werden Reinheitsgrade im Bereich von 10–100 p p b gefordert, d. h. 1 Fremdatom auf 100 Millionen kann die Eigenschaften dieser Halbleiter verändern.
Diese Verbindungshalbleiterschichten werden in erster Linie mit der metallorganischen Gasphasenepitaxie (MOVPE – metal organic vapor phase epitaxy) – einem Kristallzuchtverfahren – hergestellt. Grundprinzip ist, dass auf einem geheizten Substrat Halbleiterschichten aus dem Gasstrom abgeschieden werden.
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Satellit. |
Um nun einen III/V-Halbleiter züchten zu können, werden die metallorganischen Verbindungen der Gruppe-III und Gruppe-V (z. B. TMGa, TBAs) in einem Trägergasstrom in den Reaktor eingebracht. Durch richtige Wahl der Prozessparameter wie Temperatur und Druck scheidet sich nun der Halbleiterkristall auf dem Substrat
Im Oktober 2002 wurde die in Marburg ansässige Firma Mochem GmbH von Akzo Nobel akquiriert. Mit diesem Zusammenschluss wurden vielfältige Synergieeffekte genutzt wie die Abrundung des Produktportfolios sowie die Einbindung von Halbleiter-Know-how in Akzo Nobel. Die gemeinsame Aktivität handelt unter dem Namen Akzo Nobel High Purity Metal Organics – HPMO-und vertreibt ihre Produkte weltweit von den zwei Produktionsstandorten Deer Park (USA) und Marburg (Deutschland).
Akzo Nobel HPMOs Deer Park-Standort beliefert Kunden mit metallorganischen Verbindungen seit 1970.
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LED’s werden auch immer mehr in der Automobilindustrie eingesetzt. |
Die Mochem GmbH wurde 1993 in Marburg gegründet und entstand als Spin-off des Zentrums für Materialwissenschaften (WZMW) der Philipps-Universität. Mochems innovatives Forschungs- und Produktionsteam hat sich auf dem Gebiet der neuen alternativen und weniger toxischen metallorganischen Verbindungen spezialisiert, mit der Absicht konventionelle Materialien zu ersetzen. Innerhalb des interdisziplinären Rahmens des WZMW hat Mochem GmbH innovative Chemikalien für Halbleiterprozesse auf Massenproduktionsniveau gebracht.
Eine Stärke war und ist noch immer die enge Verknüpfung zum Central Technology Lab (Zentrales Materiallabor CTL) innerhalb des WZMW, welches HPMO-Chemikalien mit Hilfe des erwähnten MOVPE-Verfahrens einsetzt. Dieses schnelle Feedback ist Bestandteil der Entwicklung neuer und innovativer Chemikalien.
Das Akzo-Nobel-Chemicals-Netzwerk ermöglicht es, Kunden rund um den Globus zu beliefern und mit Serviceleistungen zu unterstützen. Zusammen mit Mochem hat sich Akzo Nobel HPMO zum weltweit führenden Lieferanten für flüssige Gruppe-V-Metallorganika entwickelt.
