Funktionale Materialien sind seit jeher unser täglicher Begleiter. Haben wir über die Jahrtausende Steine, Hölzer oder spezielle metallische Legierungen als oder zur Herstellung von Werkzeugen oder Gebrauchsgegenständen des alltäglichen Lebens benutzt, so sind aus unserem heutigen Alltag maßgeschneiderte Halbleitermaterialien nicht mehr wegzudenken. Sie bilden die Basis für mikro- und nanotechnisch hergestellte Bauelemente im Bereich der Elektronik, Sensorik und Aktorik, und finden Verwendung in unterschiedlichen Produkten, wie Smartphones, Kraftfahrzeugen, Elektroautos, Ladestationen, Zügen, Computers und Klimaanlagen. Ferner wäre die Bereitstellung von Diensten in verschiedensten Anwendungen, die wir heute wie selbstverständlich nutzen, wie z.B. 5G, Streaming, Cloud-Computing, Internet-of-Things und Smart-Homes ohne diese außergewöhnliche Materialklasse nicht möglich.

Für leistungselektronische Komponenten, verwendet in modernen Elektroautos oder Schnellladestationen ist der Verbundhalbleiter Siliciumcarbid (SiC) von besonderem Interesse. Aufgrund der großen Bandlücke, einer geringen intrinsischen Ladungsträgerkonzentration, hoher kritischer elektrischer Feldstärke und hoher thermischer Leitfähigkeit sind SiC-basierte Bauelemente kleiner, leichter und weisen eine effizientere Energieumwandlung im Vergleich zu ähnlichen Bauelementen, hergestellt aus dem Standard-Halbleiter Silizium auf. Die Herstellung von SiC ist jedoch äußerst komplex, was zu einer begrenzten Verfügbarkeit hochwertiger Substrate, hohen Materialkosten und einem geringen Marktanteil führt.

Es ist daher das Ziel dieses Christian Doppler Labors, den Weg für eine deutliche Steigerung des Marktanteils von SiC-basierten Bauelementen zu ebnen, indem eine mehrfache Verwendung und dadurch eine nachhaltige Nutzung bereits verfügbarer SiC-Substrate mittels einer neuartigen Schichttransfertechnik ermöglicht wird. Grundlagenforschung zu den zugrunde liegenden Schlüsseltechnologien wie Porosifizierung, Kompaktifizierung und heterogener Integration von SiC werden die Hauptforschungsblöcke des Christian Doppler Labors für Nachhaltige Siliciumcarbid Technologie darstellen. Die Forschungsarbeit wird von einem interdisziplinären Team bestehend aus jungen und erfahrenen Forschern unter der Leitung von Dr. Georg Pfusterschmied durchgeführt.

eines Blockdiagramms die fünf Forschungsschwerpunkte

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Team

Univ.Ass. Dipl.-Ing. Dr.techn.Georg Pfusterschmied

Laborleiter, PI

Telefon: +43 1 58801 36649

Publikationen

  1. Yang, T., et al. "First-principles energy calculations for steps and vicinal surfaces of polar zincblende silicon carbide by generalizing wedge-geometry method." Computational Materials Science. 273 (2026) https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2026.114967
  2. Raad, R., et al. "XPS investigation of gas cluster ion beam effects on the Si-face of 4H-SiC towards damage-free surface cleaning." Applied Surface Science (2026). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2026.168083
  3. Pfusterschmied, G., et al. "Structural Investigations of Pore Nucleation after Electrochemical Porosification of 4H-SiC for MEMS", Sensor and Measurement Science International (SMSI), 2025. https://doi.org/10.5162/SMSI2025/B2.1
  4. Pfusterschmied, G., et al. "CMOS-Compatible Pore Nucleation on 4H-SiC Si-Face via Reactive Ion Etching for Homogeneous Electrochemical Etching." Materials Science Forum. Vol. 1193. Trans Tech Publications Ltd, 2026. https://doi.org/10.4028/p-onsJ9i
  5. Raad, R., et al. "Low-damage gas cluster ion beam polishing of the C-face of 4H-SiC." Advanced Etch Technology and Process Integration for Nanopatterning XV. Vol. 13984. SPIE, 2026. https://doi.org/10.1117/12.3090190
  6. Pfusterschmied, Georg, et al. "Multiple Detachment of Porous 4H-SIC Thin Foils Using Electrochemical Etching." 2026 IEEE 39th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). IEEE, 2026. https://doi.org/10.1109/MEMS64181.2026.11419586
  7. Yang, T., et al. "DFT Calculations on the Surface Termination of 4H-SiC {10-10} and {11-20} during Photoelectrochemical Pore Formation." Scientific Books of Abstracts 8 (2024): 656-657.
  8. Parmar, Priyank, et al. "High-Temperature Adhesive Bonding of 4H-SiC Substrates." Materials Science Forum. Vol. 1156. Trans Tech Publications Ltd, 2025. https://doi.org/10.4028/p-dO4k3J
  9. Perazzi, Marco, et al. "High-Temperature Reorganization Behavior of Single-Crystalline Porous 4H-SiC Thin Foils." Materials Science Forum. Vol. 1124. Trans Tech Publications Ltd, 2024, https://doi.org/10.4028/p-D0xoyc
  10. Wahid, Shan Nizam, et al. "A Novel Approach for Thin 4H-SiC Foil Realization Using Controlled Spalling from a 4H-SiC Wafer." Materials Science Forum. Vol. 1124. Trans Tech Publications Ltd, 2024, https://doi.org/10.4028/p-8AEonP 

Fördergeber

  • Christian Doppler Forschungsgesellschaft (CDG)

Industriepartner

  • Infineon Technologies Austria AG
  • EV Group E. Thallner GmbH
  • Umicore SA