"Advanced MOS"- und Bipolartechnik

Die Transistorforschung am Institut geht zurück auf den Gründungsdirektor Prof. Joachim Dosse, welcher kurz vor der Berufung an die Universität Stuttgart im Jahr 1955 eines der ersten Transistor-Lehrbücher überhaupt in deutscher Sprache veröffentlichte. Die heutige Transistorforschung am IHT teilt sich in die Forschung an „Advanced MOS“- bzw. Feldeffektbasierten-Bauelementen, wie dem Tunnel-Transistor (TFET) oder Hochbeweglichkeits-Transistoren (MODFET) und in die Forschung an Leistungsbauelementen auf Bipolartechnik-Basis, wie dem Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT). Hierbei ist die Forschung sehr eng mit dem Kompetenzfeld Gruppe-IV-Heteroepitaxie und der Erfoschung der Gruppe-IV-basierter Materialsysteme SiGeSn:C, sowie dem Kompetenzfeld Quantenelektronik verknüpft.

Durch die stete Miniaturisierung überlagern quantenmechanische Effekte zunehmend das klassische Verhalten der Bauelemente. Unser Ziel in der Nanoelektronik ist es, quantenmechanische Effekte auszunutzen und in neuen Bauelementkonzepten zu funktionalisieren. Ein Beispiel dafür ist der Tunnel-Feldeffekt-Transistor (TFET), ein MOS-Gate-kontrollierter Esaki-Tunnelkontakt. Der Strom I_ON im eingeschalteten Zustand ist hierbei ein Gate-kontrollierter Tunnelstrom vom Source- zum Drain-Kontakt. Vorteile des Tunneltransistors gegenüber konventionellen MOS-Feldeffekttransistoren sind die niedrigen Ströme I_OFF im ausgeschalteten Zustand, ein schnelleres Einschaltverhalten des Transistors sowie die Skalierbarkeit. Allerdings konnte bislang noch kein Tunneltransistor hergestellt werden, dessen Strom I_ON im eingeschalteten Zustand hoch genug ist, um den Anforderungen der Halbleiterindustrie zu genügen. Daher arbeiten wir an systematischen Geometrie- und Materialveränderungen für Tunneltransistoren, mit dem Ziel, Bauelemente herzustellen, die den konventionellen MOSFET an Leistungsfähigkeit übertreffen.