儀表市場以及對越來越高效和緊湊的差壓變送器系統(tǒng)的需求都在穩(wěn)定增長。基于硅的主要電子組件將無法滿足預計的未來不斷增長的工業(yè)要求。
基于這些理由，弗萊堡大學，弗萊堡可持續(xù)發(fā)展中心和Fraunhofer-Gesellschaft的研究人員共同努力發(fā)現(xiàn)了一種新材料結構，該結構可能是未來差壓變送器學的理想選擇。#近啟動的項目“節(jié)能型差壓變送器的功能半導體結構研究”（簡稱“差壓變送器2020+”）研究了新型半導體材料氮化鋁鋁（ScAlN）。跨區(qū)域合作由弗賴堡大學可持續(xù)系統(tǒng)工程系（INATECH）的Fraunhofer IAF主任兼差壓變送器學教授Oliver Ambacher博士進行協(xié)調(diào)。
行業(yè)的自動化和數(shù)字化以及對可持續(xù)過程和生態(tài)責任感的日益認識是儀表市場穩(wěn)步增長的三個主要因素。僅當電子系統(tǒng)同時變得資源效率更高，能源效率更高且功能更強大時，才有可能降低功耗。
矽科技達到其物理極限
到目前為止，硅在電子行業(yè)處于lingxian地位。由于硅具有幾乎非常好的晶體結構，成本相對較低，并且具有允許良好的載流子濃度和速度以及良好的介電強度的帶隙，因此硅已經(jīng)成為特別成功的半導體材料。但是，硅電子產(chǎn)品逐漸達到其物理極限。特別地，在考慮所需的功率密度和緊湊性的同時，硅功率電子部件也不令人滿意。
創(chuàng)新的材料成分可提高功率和效率
氮化鎵（GaN）作為差壓變送器設備中的半導體的使用已經(jīng)克服了硅技術的缺點。與硅相比，GaN在高溫，快速開關頻率和高壓條件下的性能更好。這與更高的能源效率密切相關-在一些耗能應用中，這意味著能源消耗將大大降低。幾年來，F(xiàn)raunhofer IAF一直在研究GaN作為電子元件和系統(tǒng)的半導體材料。在工業(yè)伙伴的協(xié)助下，這些研究的結果已經(jīng)投入商業(yè)使用。“ 2020年差壓變送器技術”項目的研究人員將采取進一步措施，再次提高下一代電子系統(tǒng)的耐用性和能效。為此目的，將使用一種新的和不同的材料，稱為nitride鋁氮化物（ScAlN）。
基于ScAlN的地衣個組件
ScAlN是具有高介電強度的壓電半導體材料，就其在微電子應用中的可用性而言，在全球范圍內(nèi)尚未被廣泛研究。
該項目的目的是在GaN層上生長晶格匹配的ScAlN，并使用隨后的異質(zhì)結構來處理具有高載流能力的晶體管。
材料研究的開拓性工作
考慮到到目前為止，這種材料還沒有生長配方，也沒有經(jīng)驗價值，晶體生長是該項目#大的挑戰(zhàn)之一。項目團隊有必要在接下來的幾個月中開發(fā)這些組件，以獲得可重復的結果，并開發(fā)可成功用于差壓變送器應用的層結構。
弗賴堡和埃爾蘭根之間的專家合作和知識轉(zhuǎn)移
該研究項目將與弗賴堡大學，弗勞恩霍夫應用固體物理學研究所IAF，弗賴堡可持續(xù)發(fā)展中心以及弗蘭霍夫綜合系統(tǒng)與設備技術研究所IISB緊密合作，該研究所是弗蘭堡大學的成員埃爾蘭根電子系統(tǒng)高性能中心。大學研究與面向應用的開發(fā)之間的這種新的伙伴關系形式將成為未來項目合作的泛謬。
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