Forschung & Entwicklung

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Wir lösen die Herausforderungen von morgen

Das Innovationslabor SEMPA LAB ermöglicht gemeinsame Entwicklungsprojekte mit Kunden (JDP), wodurch die Zeit bis zur Markteinführung verkürzt und ein schnelleres und z.B. tieferes Verständnis für den Einsatz neuartiger Präkursoren erlangt werden kann.

 

 

Einzigartige Möglichkeiten durch SEMPA LAB

Lösungen für neue Technologieanforderungen zu finden ist eine Kernkompetenz unseres Unternehmens. Für die eigene Entwicklung und zur Unterstützung unserer Kunden haben wir ein in der Branche einzigartiges Innovationslabor eingerichtet. Damit ist es möglich, Medienversorgungssysteme der nächsten Generation zu entwerfen, zu testen, zu prototypisieren und zu optimieren.

Heutzutage haben High-Tech-Industrien einen konstanten Bedarf an neuartigen Materialien, die typischerweise mit Hilfe von Dampfabscheidungstechniken wie CVD, PECVD, ALD, Epitaxie und anderen Schichtabscheidungstechnologien hergestellt werden. Die Eigenschaften der dafür notwendigen neuartigen Präkursoren sind in vielen Fällen noch nicht vollständig bekannt. Häufig sind diese Chemikalien sehr gefährlicher Natur oder müssen unter besonderen Bedingungen gehandhabt werden. SEMPA LAB bietet die Möglichkeit, mit solchen Verbindungen in einer sicheren Umgebung zu arbeiten.

 

SEMPA LAB ermöglicht:

  • Verdampfungsstudien und Design von Verdampfern für neuartige flüssige und feste Präkursoren
  • Entwurf und Test von BULK-Lösungen
  • Materialkompatibilitätstests
  • Optimierung von Wartungs- und Spülprozessen
  • Umgang mit sehr anspruchsvollen Ausgangsmaterialien, z.B.
    • Pyrophore Materialien
    • Korrosive Materialien
    • anorganische und organische Substanzen
    • und weitere Möglichkeiten

 

Beispiele

Trimethylaluminium (TMAl) - Verdampfer mit hoher Durchflussrate

Praxisberichten zufolge können die sehr reaktiven Eigenschaften von TMAl zu durch Partikel verstopften Leitungen führen und damit ernsthafte Sicherheitsprobleme verursachen. Deshalb wurden im SEMPA LAB intensive Studien zum Umgang mit TMAl in direkten Flüssigkeitsinjektionssystemen durchgeführt. Insbesondere bei Abscheideprozessen, die sehr hohe Verdampfungsraten erfordern, sind die Anforderungen an die Anlagen sehr hoch. Basierend auf unseren detaillierten Studien konnte ein optimal funktionierendes Produkt entwickelt werden - die VAPOR'BOT-Verdampferfamilie für pyrophore Präkursoren. Dieses System optimiert die Verdampfung und verhindert Partikelbildung und die damit verbundenen Ausfallzeiten.

Einsatz neuartiger Materialien mit niedrigem Dampfdruck

Viele neuartige Präkursoren, ob anorganisch oder organisch, weisen einen sehr niedrigen Dampfdruck auf. Die Verdampfung dieser Materialien wird damit zu einer Herausforderung, ebenso das Spülen der Leitungen vor dem Austausch der Quellzylinder. Um zu verhindern, dass das Wartungspersonal mit gefährlichen Substanzen in Kontakt kommt, ist eine gründliche Reinigung des Versorgungssystems essentiell. Im SEMPA LAB wurden umfangreiche Studien für verschiedene Klassen von Präkursoren durchgeführt. Zum Spülen wurden entweder Inertgase oder geeignete Lösungsmittel verwendet. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse können unsere CHEM'BOT-Flüssigkeitsabgabesysteme speziell an derartige Präkursoren angepasst werden. Damit sind höchste Betriebszeiten und eine sichere Handhabung für das Bedienpersonal gewährleistet.

 

Derzeit geförderte Forschungsaktivitäten

  • GaN4AP for Advanced Power Applications

    Funding Program

    H2020-EU.2.1.1.7. - ECSEL

    H2020-EU.2.1.1. - INDUSTRIAL LEADERSHIP - Leadership in enabling and industrial technologies - Information and Communication Technologies (ICT)

    Topic

    ECSEL-2020-1-IA - ECSEL-IA

    Improved technology for 3D nanoprinting

    GaN4AP project has the ambitious target of making the GaN-based electronics to become the main power active device present in all power converter systems, with the possibility of developing a close-to-zero energy loss power electronic systems.
    GaN4AP project will…
    1. Develop innovative Power Electronic Systems for power conversion and management with advanced architecture and circuit topology based on state of the art GaN-based High Electron Mobility Transistors (HEMTs) available in a new concept high-frequency packages that can achieve the requested 99% power conversion efficiency.
    2. Develop an innovative material (Aluminium Scandium Nitride, AlScN) that combined with advanced growth and process solutions can provide outstanding physical properties for highly efficient power transistors. Therefore, a new HEMT device architecture will be fabricated with much higher current (2x) and power density (2x) than existing transistors.
    3. Develop a new generation of vertical power GaN-based devices on MOSFET architecture with vertical p-GaN inversion channel for safe power switching up to 1200 V. We will cover all the production chain from the device design, processing and characterization up to tests in low inductance half bridge power modules and their implementation in high speed power switching systems.
    4. Develop a new intelligent and integrated GaN solutions (STi2GaN) both in System in Package (SiP) and Monolithic variances, that will allow the generation of E-Mobility power converters. The projects will focus on scalable concept for 48V-12V bidirectional Buck Boost converters for conventional and ADAS applications combining, in a novel wire-bond free package, a state of the art BCD driver & controller along with a common substrate Monolithic 100V e-GaN Half Bridge.
    The development of new device technologies and innovative power circuits, employing the GaN-based devices is a crucial factor for the world-wide competitiveness of EU industries.

    Funding Code
    Grant agreement ID: 101007310

    Funding period
    Start date: 1 June 2021

    End date: 31 May 2024

     
  • H2Demo

    Förderprogramm

    Verbundprojekt „H2Demo“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des ausgelobten Ideenwettbewerbs „Wasserstoffrepublik Deutschland“

    Projektpartner

    Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE (federführend), AZUR SPACE, Helmholtz Zentrum Berlin, HQ Dielectrics, LayTec AG, Philipps Universität Marburg, Plasmetrex GmbH, SEMPA SYSTEMS GmbH, Technische Universität Ilmenau, Technische Universität München sowie Universität Ulm

    Thema

    Nachhaltige und umweltverträgliche Herstellung großer Mengen Wasserstoff durch direkte solare Wasserstofferzeugung über photoelektrochemische Prozesse

    Darunter versteht man die Absorption des Sonnenlichts in einem Halbleitermaterial, welches selbst eine ausreichend große Photospannung (> 1.6 Volt) generiert, um Wasser direkt in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen. Es eignen sich insbesondere Tandem-Absorber, bei denen zwei absorbierende Materialien elektrisch seriell verschaltet werden. Zu den Arbeitspaketen in „H2-Demo“ zählt die Optimierung der III-V Tandem-Absorber, die auf Silicium abgeschieden werden und deren Eigenschaften weiter verbessert und auf die spezifische Anwendung hin optimiert werden müssen.

    Seitens der SEMPA SYSTEMS wird für einen neu zu entwickelnden Hochdurchsatz-MOVPE-Reaktor ein innovatives Gasmischsystem nebst Ansteuerung entwickelt und gebaut.

    Finanzierung
    14 Millionen Euro des BMBF für das Gesamtprojekt

    Laufzeit
    Frühjahr 2021 – Frühjahr 2026

     
  • ATOPLOT

    Funding Program

    H2020-EU.3. - PRIORITY 'Societal challenges

    H2020-EU.2.1. - INDUSTRIAL LEADERSHIP - Leadership in enabling and industrial technologies

    Topic

    EIC-FTI-2018-2020 - Fast Track to Innovation (FTI)

    Improved technology for 3D nanoprinting

    Nanolithography comprises a growing field of techniques within nanotechnology concerning the engineering of structures on a nanometre scale. The field is of particular interest to computer engineering, providing experts the opportunity to create super-high density microprocessors and memory chips. Among the biggest market challenges in the field is reducing costs and time spent on the prototyping and fabrication process as well as being able to utilise a broader range of materials. The EU-funded ATOPLOT project aims to address those challenges and improve the capabilities of the ATLANT3D Nanofabricator for 3D nanoprinting technology.

    Funding Code
    ID: 950785

    Funding period
    1 May 2020 to: 30 April 2022

     

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