Herstellung von YIG-Schichten mittels Gasphasenabscheidung

Die Arbeiten zur Herstellung hochqualitativer YIG-Schichten unter Verwendung von Gasphasenabscheideverfahren werden in den kommenden drei Jahren durch den Freistaat Thüringen gefördert, indem bei INNOVENT e.V. in Jena eine entsprechende Forschungsgruppe ins Leben gerufen und finanziell unterstützt wird.

Der Bedarf an immer leistungsfähigeren und effizienteren integrierten Schaltkreisen führte in den vergangenen Jahrzehnten zu einer kontinuierlichen Erhöhung der Integrationsdichte von CMOS Bauteilen. Etwa alle zwei Jahre konnte die Integrationsdichte verdoppelt werden (Mooresches Gesetz). Diese Entwicklung stößt seit dem Jahr 2000 immer mehr an physikalische Grenzen. Die zweijährige Verdopplung der Leistungsfähigkeit konnte danach nur durch intelligentere Rechenarchitektur wie Mehrfachkerne, spezialisierte Prozessoren und Aufbau von 3D Strukturen realisiert werden. Aus heutiger Sicht kann eine Weiterentwicklung der Elektronik durch die Magnonik erfolgen.

Transistoren, die Informationen nicht mehr über Elektronen, sondern über Spinwellen bzw. ihre Quanten, den Magnonen, übertragen, erzeugen nur ca. 10 % der Verlustwärme elektronischer Transistoren, da für die Änderung von Spinzuständen der Magnonen kaum Energie benötigt wird. Sie können außerdem bis in den Terahertz-Bereich eingesetzt werden. Als Wellenleitermaterial für die Spinwellen hat sich die vergangenen Jahrzehnte Yttrium-Eisen-Granat (YIG) als elektrisch isolierendes Material mit ausgezeichneten magnetischen Dämpfungseigenschaften in wissenschaftlichen Arbeiten zur Magnonik bewährt.

INNOVENT e.V. ist im Bereich der mittels Kristallzucht hergestellten YIG-Schichten von sehr hoher Qualität an den weltweit führenden Forschungsvorhaben für magnonische Bauelemente beteiligt. In der Abteilung „Physikalische Technologien“ befassen wir uns zudem mit Methoden der physikalischen Gasphasenabscheidung zur Herstellung dünner Schichten. Zusammen mit dem Forschungsbereich „Magnetische und Optische Systeme“ arbeiten wir gegenwärtig daran, neben den mittels Kristallzucht erzeugten YIG-Schichten auch Schichten mittels dc-Sputtertechnologie herzustellen. Dies hat den großen Vorteil, die Schichtabscheidung perspektivisch auch auf etablierte Substratmaterialien wie Silizium und auf größere Substratgrößen übertragen zu können.

Zum Jahresende 2022 erhielt INNOVENT e.V. eine Förderzusage im Rahmen der Richtlinie des Freistaats Thüringen zur Förderung der Sicherung und Gewinnung von hochqualifiziertem Personal für Forschung und Entwicklung und Innovationen (Richtlinie FTI-Thüringen PERSONEN) – Förderung von Forschungsgruppen. Der Start des nunmehr bewilligten Projektes „PlasMagnon – Skalierbare plasmabasierte Prozesse zur Erzeugung flächiger Yttrium-Eisengranat (YIG)-Dünnschichten als Basismaterial für magnonische Datenverarbeitungs-Bauelemente“ erfolgte zum 01.01.2023. Mit der Bewilligung des Projektes wird INNOVENT e.V. in die Lage versetzt, in den kommenden drei Jahren weiter gezielt an der Erarbeitung der technischen Voraussetzungen zur Bereitstellung von YIG-Schichten mittels Gasphasenabscheidung zu arbeiten.

Weitere Informationen zum Projekt sowie zu Ausschreibungen von Qualifikationsarbeiten finden Sie unter www.innovent-jena.de.

Hintergrundinformationen
Die Industrieforschungseinrichtung INNOVENT e.V. analysiert, forscht und entwickelt seit über 25 Jahren in den Bereichen Oberflächentechnik, Primer und chemische Oberflächen, Magnetisch-Optische Systeme, Biomaterialen und Analytik. Das Institut aus Jena beschäftigt etwa 130 Mitarbeiter, leitet verschiedene Netzwerke und führt bundesweit Fachtagungen durch. INNOVENT ist Gründungsmitglied der Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

INNOVENT e. V. Technologienentwicklung Jena
Dr. Andreas Pfuch / Timmy Reimann
E-Mail: ap@innovent-jena.de / tr@innovent-jena.de

Weitere Informationen:

http://www.innovent-jena.de