Gips-Schüle-Professur für Leistungselektronik

Prof. Dr. Dr. Oliver Ambacher

„Wir entwickeln neue Halbleitermaterialien für die leistungselektronischen Bauelemente der Zukunft!“

Unsere Vision: Steigerung der Energieeffizienz elektronischer Bauelemente durch neuartige und nachhaltige Materialien.

Forschung

Die Leistungselektronik steht vor einem nachhaltigen Durchbruch, getrieben durch wirtschaftlichen Bedarf an kompakteren Systemen und wissenschaftliche Innovationen. Um physikalische Grenzen herkömmlicher Silicium-Elektronik zu überwinden, setzen wir auf neuartige Halbleitermaterialien wie Scandiumaluminiumnitrid (ScAlN) und Galliumnitrid (GaN). Diese Materialien mit großer Bandlücke ermöglichen leistungsfähigere Bauelemente mit höherer Leistungsdichte, schnelleren Schaltgeschwindigkeiten, größeren Betriebstemperaturen und geringeren Verlusten – ideal für Spannungswandler oder Mobilfunksender.

Der Markt für Leistungselektronik wächst stark, besonders durch Automatisierung, Digitalisierung und E-Mobilität. Laut Straits Research wird der globale Markt für Leistungselektronik bis 2033 jährlich um ca. 6 % expandieren. Die neuen Halbleiter versprechen effizientere, kompaktere Systeme und treiben so die Energiewende voran.

Forschungsschwerpunkte

Kennzahlen

Mehr zu Publikationen & Abschlussarbeiten

Lehre

Um neue Halbleitermaterialien entwickeln zu können, ist es wichtig, dass interdisziplinäres Wissen wie Puzzlestücke zusammengeführt wird. Man braucht Kenntnisse in Kristallographie, Festkörper- und Halbleiterphysik. Ein Fokus der Lehrveranstaltungen an der Gips-Schüle-Professur für Leistungselektronik ist es, die Verknüpfung von Wissen aus unterschiedlichen Vorlesungen mit einem visuellen Lehrkonzept zu unterstützen. Die Studierenden sollen mathematische Formeln mit einer bildlichen Vorstellung physikalischer Zusammenhänge zusammenbringen können.

Als Beispiel dient die linke Graphik aus der Vorlesung „Verbindungshalbleiter“. Zuerst wird Schritt für Schritt erklärt, wie man von einzelnen Energiezuständen von Atomen zu Energiebändern in Kristallen kommt. Dann kommt eine Richtungsabhängigkeit hinzu, indem die elektronen als Welle betrachtet und die zugehörigen Zustände in Abhängigkeit des Wellenvektors beschrieben werden.

Mit dieser kleinschrittigen Herangehensweise kann auch ein komplexer Begriff wie die Zustandsdichte sehr gut graphisch als die Summe der Zustände aller Elektronenwellen eines Energieintervals beschrieben werden.

Die Ausbildung der Studierenden am Lehrstuhl erstreckt sich nicht nur auf Vorlesungen, Übungen und Praktika, sondern auch auf HiWi-Tätigkeiten und Abschlussarbeiten. Hierbei lernen die Studierenden diverse Methoden zur Charakterisierung von Halbleitern, wie zum Beispiel Röntgendiffraktometrie, UV/VIS-Spektroskopie, Rasterkraftmikroskopie, oder elektrischen Charakterisierung mittels C/V- und I/V-Kennlinien. Wir suchen daher immer wieder studentische Hilfskräfte zur Unterstützung unseres Teams.