In Budapest findet vom 10.04.-12.04.2025 die internationale Konferenz MATERIALSMEET2025 statt. Diese interdisziplinäre Plattform für Material- sowie Nanowissenschaften führt Wissenschaftler, Industrie, Bildungsexperten und Anwender zusammen zur Diskussion und Initiierung gemeinsamer Projekte.
Auf der Konferenz wird Dr. Tobehn-Steinhäuser aus dem CiS Forschungsinstitut als invited Speaker das Thema „Halbleiter Bauelemente bei kryogenen Temperaturen“ für die Anwendung von Wasserstoff am 11.04.2025 erörtern. Für den Transport und die Speicherung von Wasserstoff werden Temperaturen von -253 °C benötigt und müssen mittels robusten, kostengünstigen und präzisen Sensoren überwacht werden. In diesem Temperaturbereich gibt es den Freezing-out-Effekt in dotierten Halbleitern. Dieser Effekt bezeichnet die Abnahme von Ladungsträgern im Leitungsband, die mit sinkender Temperatur in das Valenzband wechseln. Umfangreiche Hall-Messungen an Proben mit unterschiedlichen Dotierungsstufen zeigten, dass bereits bei Raumtemperatur dieser Effekt einsetzt. Zudem deuten die Messungen an, dass unterhalb von 40 K andere Leitungsmechanismen wirksam werden als die in den üblichen Theorien der Halbleiterphysik beschriebenen.
Die generierten Daten dienen zur Anpassung der in geläufigen Simulationsmodellen hinterlegten Mobilitätsmodellen, die bis zu einem Minimum von 70 K (Klaassen-Modell) gültig sind. Dieser Bereich war bislang für industrielle Anwendungen ausreichend. Die Untersuchungen basierten auf eigenen Chipdesigns. Alle Komponenten (Hall-Strukturen, Dioden, Halbleiterwiderstände, JFETs) wurden inhouse gefertigt.
Die beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden in Forschungsprojekten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert:
„CryoSense2R“ – FKZ: 49MF230124
„Freezing out“ – FKZ: 49VF190056
„TeLa“ – FKZ: 49VF170014
