Thema: „Entwicklung der kritischen Grenzfläche zwischen III-V-Halbleitern und Silizium für die effiziente Umwandlung von Sonnenenergie in Wasserstoff“
Instution: Technischen Universität Ilmenau
Forscher: Prof. Dr. Thomas Hannappel (Sprecher), Dr. Agnieszka Paszuk, Dr. Oliver Supplie, M. Sc. Manali Nandy, Dr. Peter Kleinschmidt
Das Verständnis, die Integration und das Wachstum von III-V-Halbleitern auf Silizium war schon für den Thüringer Nobelpreisträger Herbert Krömer von essentieller Bedeutung. Er hat die Redewendung geprägt "the interface is the device": die Grenzfläche ist maßgeblich für das gesamte Bauelement. Die Aufklärung der mikroskopischen Struktur an dieser kritischen Grenzfläche zwischen den beiden bedeutenden und unterschiedlichen Halbleitern und deren erfolgreicher Einsatz ist nicht nur für die direkte solare Brennstofferzeugung, die sogenannte künstliche Photosynthese, von höchster Relevanz, sondern für die gesamte Optoelektronik.
Die Arbeiten der Forschergruppe zur Entwicklung dieser Grenzfläche haben bereits maßgeblich zu Solarzellen-Rekordergebnissen, Netzwerkprojekten, Patenten und einer beachtlichen Anzahl an Veröffentlichungen beigetragen. Dieses Thema zieht sich durch Forschungsarbeiten der vergangenen Jahre bis heute. Dabei wird eine entscheidende Originalität in der Vorgehensweise genutzt: Mit Hilfe sogenannter optischer in situ-Spektroskopie werden die kritische Grenzflächenstruktur während des äußerst komplexen Wachstumsprozesses auf atomarer Skala durchleuchtet. Damit gelang schließlich in einer kürzlich veröffentlichten Weiterentwicklung der III-V/Silizium-Grenzflächenpräparation eine deutliche Verbesserung der Materialqualität-Ausgangspunkt für die Entwicklung künftiger wettbewerbsfähiger Hochleistungs-Bauelemente, insbesondere für die solare Wasserstofferzeugung.
