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Alternatives Material für effizientere Smartphone-Hardware

Fraunhofer IAF entwickelt energieeffizientere RF-Filter

Das Fraunhofer Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF hat kompaktere und energieeffizientere RF-Filter mit hohen Bandbreiten entwickelt. Grund dafür sind die steigenden Anforderungen an Radiofrequenz (RF)-Bauelementen, da neue Mobilfunktechnologien wie 5G immer mehr und höhere Frequenzbereiche benötigen und so auch Geräte diese  Frequenzen erreichen müssen.

Im Rahmen des im Jahr 2015 gestarteten fünfjährigen Projekts „PiTrans – Entwicklung von AlScN-Schichten für die nächste Generation von piezoelektrischen RF-Filtern “ konnten Aluminiumscandiumnitrid (AIScN) mit den spezifischen Anforderungen wachsen und elektroakustische Bauteile für Smartphones realisiert werden.

Laut Fraunhofer IAF stellt das AIScN ein vielversprechendes Material dar, um das in RF-Filtern von Mobilfunkgeräten verwendete Aluminiumnitrid (AlN) abzulösen. Scandium (Sc) hinzufügend führt das zur elektromagnetischen Kopplung und der Erhöhung piezoelektrischer Koeffizient des Materials. Somit wird eine effizientere Umwandlung von mechanischer zu elektrischer Energie ermöglicht. Dies führt zu deutlich effizienteren RF-Bauelementen.

Das Forschungsteam hat unter anderem hochkristalline AIScN-Schichten mit unterschiedlichen Sc-Anteilen von bis zu 41 Prozent wachsen lassen. Erreicht wurde dabei eine gute Homogenität der Schichten über den ganzen Siliziumwafer (Si) mit einem Durchmesser von bis zu 200 Millimeter. Neben der erfolgreichen Materialentwicklung schufen die Forschenden zur Demonstration der Leistung der entwickelten AIScN-Dünnschichten ebenfalls drei Generationen von Teststrukturen.

Dank des Erfolgs konnten zwei weitere Projekte zum Thema AIScN-Technologie realisiert werden. Das Projekt „mAgnes“ beschäftigt sich mit der Erforschung von Breitband-Stromsensoren, beispielsweise bei Elektrofahrzeugen. Im Projekt „SALSA“ entwickeln Forschende neuartige schaltbare Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMTs).

Weitere Informationen finden Sie hier: Fraunhofer IAF.

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