Kategorie: ‘Allgemein’
Richtlinien für die Auswertung neuartiger Feldeffekttransistoren
Messungen an einem Graphen-basierten FET in einer Messstation bei AMO. Photo: ©AMO GmbH
Eine der Herausforderungen bei der Erforschung neuartiger elektronischer Bauelemente besteht darin, Bauelemente, die auf unterschiedlichen Materialien basieren, auf einheitliche Weise zu vergleichen. RWTH-Professor Max Lemme und Kollegen aus den USA, China und Belgien haben nun eine Reihe klarer Richtlinien für das Benchmarking von Schlüsselparametern und Leistungsmetriken neuartiger Feldeffekttransistoren vorgeschlagen. Die Richtlinien wurden als Perspective Article in Nature Electronics veröffentlicht.
Forscher auf dem Gebiet der Feldeffekttransistoren (FET) beschäftigen sich seit langem mit der Möglichkeit, Silizium als Kanalmaterial durch neu entstehende Nanomaterialien wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Graphen, Übergangsmetall-Dichalcogenide, organische Halbleiter oder ultradünne Oxide zu ersetzen. Das Feld ist sehr dynamisch und deckt immer wieder grundlegende Aspekte dieser Materialien auf. Doch wenn es um den Vergleich der Leistung verschiedener Geräte geht, mangelt es oft an einer einheitlichen Berichterstattung und einem Benchmarking.
„Eine konsistente Bewertung des Potenzials neuer Materialien für neuartige Transistoren ist schwierig, da die Leistung von vielen Aspekten und Details der Bausteinstruktur abhängt und viele Parameter voneinander abhängig sind“, erklärt Prof. Lemme. Die Komplexität des Feldes wird durch die Interdisziplinarität der Forschungsgemeinschaft, zu der Elektroingenieure, Chemiker, Materialwissenschaftler und Physiker gehören, noch erhöht. Die Vielzahl von Ansätzen erhöht die Herausforderung, Ergebnisse konsistent zu berichten und zu vergleichen.
Um dieser Situation zu begegnen, haben Lemme und Kollegen eine Checkliste der zu berichtenden Parameter sowie eine Liste der empfohlenen Diagramme zum Vergleich von Geräteparametern und Leistungsmetriken erstellt. Darüber hinaus stellen sie ein explizites Beispiel für die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens vor, indem sie es auf FETs auf der Basis von Monolayer-Molybdändisulfid (MoS2) anwenden, einem der in den letzten Jahren am meisten untersuchten neuen Materialien für Transistoranwendungen.
„Um die echten Vorteile und Möglichkeiten neuartiger Materialien bei der Suche nach verbesserten Transistoren zu erkennen, müssen wir in der Lage sein, verschiedene Bauelemente auf einheitliche Weise zu vergleichen und zu bewerten. Außerdem müssen wir sicherstellen, dass jedes Mal alle relevanten Daten gemeldet werden“, fügt Lemme hinzu. „Wir hoffen, dass unsere Arbeit dazu beiträgt, Klarheit in der Gemeinschaft zu schaffen und die Suche nach noch besseren Bauelementen zu unterstützen.“
Bibliographische Informationen
“How to report and benchmark emerging field-effect transistors”
Z. Cheng, C.-S. Pang, P. Wang, S. T. Le, Y. Wu, D. Shahrjerdi, I. Radu, M. C. Lemme, L.-M. Peng, X. Duan, Z. Chen, J. Appenzeller, S. J. Koester, E. Pop, A. D. Franklin, and C. A. Richter, Nature Electronics 5, 416–423 (2022).
DOI: https://doi.org/10.1038/s41928-022-00798-8
Kontakt:
AMO GmbH, Gesellschaft für Angewandte Mikro- und Optoelektronik
Otto-Blumenthal-Str.25S
52074 Aachen
haupt@amo.de
Projekt „ELMAR“: Das ISEA ist mit dabei!
Ziel des Projekts ELMAR ist die Integration und Demonstration des Einsatzes von elektrischen Schwerlasttransportmaschinen in der heimischen Rohstoffindustrie.
Eine sichere Versorgung mit mineralischen Rohstoffen ist für die Wettbewerbsfähigkeit und den Wohlstand Deutschlands und Europas elementar. Gleichzeitig ist die Rohstoffgewinnung ein signifikanter Emittent von CO2 und muss sich deshalb selbst transformieren und nachhaltiger werden, um zum Erreichen der Klimaziele beizutragen und um wettbewerbs- und zukunftsfähig zu bleiben. Dazu gehört insbesondere die Dekarbonisierung von Betrieben, die Rohstoff gewinnen. Dies betrifft in Deutschland allein in der Kies-, Sand- und Natursteinproduktion rund 1.600 Unternehmen mit rund 2.700 Werken und 23.500 Mitarbeitenden.
Bisher entfällt bei der Rohstoffgewinnung dieser Betriebe ein wesentlicher Teil des Energieeinsatzes auf den innerbetrieblichen Transport. Dieser wird zumeist durch mobile dieselbetriebene (Schwerlast-) Fahrzeuge realisiert. Die Umstellung auf einen (batterie-)elektrischen Betrieb ist deshalb ein wichtiger Hebel für die Senkung von Emissionen. Dies gilt für die Umrüstung bestehender Betriebe ebenso wie für zukünftige Projekte.
Dekarbonisierung der heimischen Rohstoffgewinnung ganzheitlich denken
Im neu lancierten Projekt „ELMAR“ erarbeitet ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern, wie die Dekarbonisierung der heimischen Rohstoffgewinnung ganzheitlich gedacht und umgesetzt werden kann. Im Projekt wird die Einbindung autonom-elektrischer Schwerlasttransportmaschinen, damit einhergehende Anpassung erforderlicher Infrastruktur und Umgestaltung betrieblicher Prozesse umgesetzt. Weiter noch wird in dieser Transformation die Kopplung und Optimierung zwischen Energiebedarfs- und Energieversorgungsseite in einer vernetzten, modellbasierten und intelligenten Betriebsführung umgesetzt.
„‘ELMAR‘ legt einen wichtigen Grundstein für die Integration von elektrischen, automatisierten mobilen Schwerlasttransportmaschinen in der Rohstoffgewinnung“, sagt Dr. Tobias Hartmann vom Institute for Advanced Mining Technologies der RWTH Aachen. „Unter Beibehaltung der Prozesssicherheit in der Gewinnung bei gleichzeitiger Gewährleistung der elektrischen Versorgungssicherheit, sowie deren Kopplung an erneuerbare Energiequellen, wollen wir in repräsentativen Anwendungsszenarien demonstrieren, dass elektrischer Transport in der heimischen Rohstoffgewinnung möglich ist. Der ganzheitliche Ansatz von der Produktions- über die Energiebedarfs- bis hin zur Energieversorgungsseite ermöglicht es, bestehende und bevorstehende Betriebskonzepte zu optimieren.“
Das Konsortium setzt sich zusammen aus zwei Instituten der RWTH Aachen University, dem Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA), dem Institute for Advanced Mining Technologies (AMT) und Vertretern der Industrie. Von industrieller Seite beteiligen sich Volvo Group Trucks Central Europe GmbH, Volvo Construction Equipment Germany GmbH, Volvo Autonomous Solutions AB (beauftragt von VCE Germany GmbH), als Baumaschinen-, Transportfahrzeughersteller und Automatisierer, Mineral Baustoffe GmbH (Teil des STRABAG-Konzerns), Knauf Gips KG, Nivelsteiner Sandwerke & Sandsteinbrüche GmbH als Bergwerksbetreiber, PSI Fuzzy Logik & Neuro Systeme GmbH und PSI Software AG als Anbieter KI- und cloudbasierter Software sowie TITUS Research GmbH als Entwickler autonomer Überwachungssysteme.
Das Projekt ELMAR läuft bis Ende Juli 2025 und wird gefördert seitens des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz BMKW nach der Förderrichtlinie „Forschung und Entwicklung im Bereich Elektromobilität“ mit rund 6 Millionen Euro bei einem Gesamtvolumen des Projekts von rund 11 Millionen Euro.
Kontakt:
Dr.-Ing. Tobias Hartmann
Institute for Advanced Mining Technologies (AMT)
Telefon: +49 241 80 90755
E-Mail: thartmann@amt.rwth-aachen.de
www.amt.rwth-aachen.de/
Quelle: Pressemitteilung der RWTH
Schreibwerkstatt E-Technik Wintersemerster 2022/23
© Martin Braun
Kursangebot
20. Oktober 2022 bis 26. Januar 2023
Auch dieses Semester wird die „Schreibwerkstatt E-Technik“ für die Studierenden der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik angeboten. Das Angebot ist das Resultat der Kollaboration des Schreibzentrums am Sprachenzentrum, der Zentralen Studienberatung sowie der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RWTH Aachen University.
Studierende haben die Möglichkeit sich zu einem der beiden angebotenen Kurse anzumelden und somit ihre Fähigkeiten im Verfassen von Studien- oder Abschlussarbeiten zu verbessern. Praxisnah werden notwendige Kenntnisse und Schreibstrategien vermittel . Außerdem kann eine individuelle Online-Schreibberatung in Anspruch genommen werden.
Das Kursangebot richtet sich an alle Bachelor- und Masterstudierenden der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, die eine Studien- oder Abschlussarbeit schreiben.
Termine
| Gruppe 1 02.54478 |
Gruppe 2 02.54479 |
| Do, 20.10.2022 Do, 10.11.2022 Do, 24.11.2022 Do, 08.12.2022 |
Do, 17.11.2022 Do, 01.12.2022 Do, 12.01.2023 Do, 26.01.2023 |
Anmeldung
Anmeldefrist: 30. September bis 10. Oktober 2022
Die Anmeldung erfolgt über das Benutzerkonto am Sprachenzentrum.
Bei erfolgreicher Teilnahme erhalten die Studierenden ein Zertifikat und 3 CP, die für den Wahlpflichtbereich anrechenbar sind. Internationale Studierende müssen als Teilnahmevoraussetzung ein Deutschniveau von mindestens C1.2 nachweisen.
Kontakt für Rückfragen: schreibzentrum@sz.rwth-aachen.de
Professor Franscesca Santoro erhielt Early Carreer Award der Leopoldina
Frau Professor Franscesca Santoro wurde am 23.9.22 mit dem Early Carreer Award der Leopoldina – Nationale Akademie der Wissenschaften ausgezeichnet. Sie erhielt den mit 30.000€ dotierten Preis für ihre Forschungsleistungen auf dem Gebiet der Bioelektronik sowie die Entwicklung von neuartigen Materialien, die mit der Haut und dem Gehirn interagieren können. Weitere Informationen lesen Sie auf der Nachrichtenseite der Leopoldina.
SAVE THE DATE: TDEI am 18.11.2022
Die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RWTH Aachen steht seit mehr als 50 Jahren für die ausgezeichnete Ausbildung hochqualifizierter und verantwortungsbewusster Ingenieur*innen. Dies zeigt sich regelmäßig bei vordersten Plätzen in nationalen und internationalen Rankings. Nicht zuletzt sind auch die konstruktiven Unternehmenskooperationen, die unseren Studierenden einen Einblick in und die Mitarbeit an interessanten Projekten und Abschlussarbeiten ermöglichen, für diesen Erfolg verantwortlich.
Wir möchten diesen Erfolg gerne am 23.Tag der Elektrotechnik und Informationstechnik, der am 18.11.2022 stattfindet, präsentieren und bringen Unternehmen, Studierende, Fakultätsangehörige, Absolventinnen und Absolventen zusammen. Wir freuen uns in diesem Jahr auch wieder unsere Absolventinnen und Absolventen am Tag der Elektrotechnik und Informationstechnik einladen und in einem feierlichen Rahmen verabschieden zu können.
Aktuelle Informationen zum TDEI 2022 finden Sie auf unserer TDEI-Seite.
Unterstützung bei der Studienwahl: Online-Workshop der Zentralen Studienberatung
© Stefan Hense
Die Zentrale Studienberatung der RWTH bietet in den nächsten Monaten Workshop-Termine an, um Schülerinnen, Schülern und Studieninteressierte bei der Studienwahl zu unterstützen. In Kleingruppen werden individuelle Fragen geklärt und interaktiv relevante Themen erarbeitet, wie z. B. Entscheidungsprozesse, Interessens- und Selbsterkundung sowie Entscheidungshilfen bei der Studienfachwahl.
Workshop-Termine:
Fr, 09.09.2022, 10 bis 16 Uhr
Mi, 05.10.2022, 10 bis 16 Uhr
Do, 10.11.2022, 10 bis 16 Uhr
Do, 08.12. 2022, 10 bis 16 Uhr
Fr, 20.01.2023, 10 bis 16 Uhr
Den Teilnehmerinnen und Teilnehmern werden in den Workshops Hilfsmittel an die Hand gegeben, die sie bei der eigenen Studienorientierung unterstützen können. Die Teilnahme ist vor allem dann sinnvoll, wenn die Teilnahme freiwillig erfolgt und der Wille zur Erarbeitung der eigenen Studienentscheidung vorhanden ist.
Die Teilnahme ist kostenfrei. Alle Infos zur Anmeldung und weiterführende Hinweise können der Workshop-Seite der Zentralen Studienberatung entnommen werden.
Deutscher Studienpreis der Körber Stiftung 2022: 2. Preis geht an Weihan Li vom ISEA
© David Ausserhofer: Dr. Weihan Li
Dr. Weihan Li ist für seine Dissertation mit dem zweiten Deutschen Studienpreis der Körber Stiftung ausgezeichnet worden.
Die Stiftung zeichnet jährlich die besten Promovierten aller Fachrichtungen mit dem Deutschen Studienpreis aus. Hierbei steht vor allem die gesellschaftliche Bedeutung der Forschung im Vordergrund. Wir gratulieren Dr. Weihan Li vom Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe für seine herausragende Leistung.
Kurzfassung:
Machine Learning für effizienten Batterieeinsatz in Mobilität und Energieversorgung für nachhaltigen Klimaschutz
Im Kampf gegen den Klimawandel spielen Batterien eine entscheidende Rolle als flexibles Energiespeichersystem für erneuerbare Energien. Allerdings erweist sich die Alterung der Batterie während der Nutzung als der limitierende Faktor für ein effizientes und zuverlässiges zukünftiges Energiesystem. Machine Learning ermöglicht in dieser Arbeit die Online-Alterungsdiagnose, die Vorhersage des zukünftigen Alterungsverlaufs und die Optimierung der Betriebsstrategie, die nicht nur die Leistung und Lebensdauer von Batterien erhöht, sondern auch unerwartete Ausfälle reduziert und zu mehr Transparenz über den Batteriezustand beiträgt. Die entwickelte Methodik verbessert den Batterieeinsatz in mobilen und stationären Anwendungen, sodass ein sicherer und langlebigerer Betrieb möglich ist, was nachhaltig Kosten spart, den Einsatz von Ressourcen schont und gesellschaftlich durchsetzbar ist. Damit liefern diese Arbeiten einen wesentlichen Baustein für eine breite Akzeptanz und Durchsetzung einer klimafreundlichen Mobilität und Energieversorgung auf dem Weg zu einem klimaneutralen Energiesystem.
Ebenfalls gratulieren wir Dr. Lars Nolting vom Lehrstuhl für Energiesystemökonomik der RWTH zur Auszeichnung mit dem ersten Preis sowie allen weiteren Preisträgerinnen und Preisträgern:
Dr. Manuel Häußler von der Universität Konstanz, Dr. Kim Teppe von der Universität Hamburg, Dr. Julia Böcker von der Universität Lüneburg, Dr. Mareike Trauernicht von der Freien Universität Berlin und Dr. Felix Lansing von der Technischen Universität Dresden
Weitere Informationen zum Deutschen Studienpreis 2022 finden Sie in der Pressemitteilung der Körber Stiftung.
Professor Antonello Monti erhält den Innovationspreis des Landes NRW
© Peter Winandy
Professor Antonello Monti ist nicht nur Inhaber des Lehrstuhls für Automation of Complex Power Systems, sondern seit Ende Mai 2022 auch Preisträger des Innovationspreises des Landes Nordrhein-Westfalen. Ausgezeichnet wurden die Kategorien „Ehrenpreis“, „Nachwuchs“ und „Innovation“, wobei Professor Monti in der Kategorie „Innovation“ geehrt wurde. Dieser Innovationspreis ist mit 100.000 € dotiert und steht damit nur dem Zukunftspreis des Bundespräsidenten in Deutschland nach.
Mit der Verleihung würdigt das Land exzellente Forschung mit besonderer gesellschaftlicher Bedeutung, wissenschaftlichem Potenzial und Relevanz in der Anwendung. Im Falle von Professor Antonello Monti handelt es sich um Pionierarbeit bei der Digitalisierung der Energiesysteme, welche eine große Relevanz für die Energiewende hat.
Im Detail handelt es sich um ein neues Konzept zur Automatisierung moderner Energienetze, welches auf modernen IT-Lösungen basiert und einen modularen Ansatz ermöglicht. Die Entwicklung als Open Source unterstützt dabei die Zusammenarbeit aller Beteiligten und die Schaffung eines offenen Ökosystems.
Die Auszeichnung wurde von NRW-Ministerpräsident Hendrik Wüst und Professor Andreas Pinkwart, Minister für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes übergeben.
Weitere Details finden Sie im offiziellen Presseartikel der RWTH.
Ausstellung im OECHER LAB
© Christiane Antweiler
Die Institute für Nachrichtentechnik und Kommunikationssysteme der RWTH Aachen haben sich am Zukunftsraum „Smarte Kids – Smarte Stadt“ des OECHER LABs mit dem Themenbereich Kommunikationssysteme beteiligt. Im Mai und Juni 2022 stellt dieser Zukunftsraum Exponate aus dem MINT-Bereich vor. Neben Kommunikationssystemen kann sich auch zielgruppengerecht zu den Themen Virtual Reality, Robotik & Mikrocontroller und CO2-Meter informiert werden.
Das Exponat der RWTH-Institute zeigt anhand eines Videos die Leistungsfähigkeit dreier Generationen von Video-Codierungsverfahren, die in den letzten Jahren entwickelt wurden. Eine Audio-Demonstration nimmt die Besucherinnen und Besucher mit auf eine kurze Reise durch die Entwicklung der Telefonie. Das Ziel aktueller Forschungsarbeiten ist die räumliche Telefonie, die ebenfalls in der Audiospur beispielhaft demonstriert wird.
Entdecken Sie unsere Exponate noch bis Ende Juni im OECHER LAB, Kapuziner Karree, Kapuzinergraben 19. Weitere Informationen finden Sie auf der Website des OECHER LABs.
© Christiane Antweiler
Neue Veröffentlichung von Professor Lemme, Kolleginnen und Kollegen
Portrait von Prof. Lemme (© JRF)
Die Achillesferse der zweidimensionalen Transistoren heilen
Stabilität – im Sinne eines stabilen Betriebs über die gesamte Lebensdauer – ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die ein elektronisches Bauelement aufweisen muss, um für Anwendungen geeignet zu sein. Und sie ist die Achillesferse von Transistoren auf Basis zweidimensionaler Materialien, die typischerweise eine wesentlich schlechtere Stabilität aufweisen als Bauelemente auf Siliziumbasis. Ein Team von Forschern der TU Wien, der AMO GmbH, der RWTH Aachen und der Bergischen Universität Wuppertal hat nun einen neuartigen, technischen Ansatz zur Verbesserung der elektrischen Stabilität von zweidimensionalen Transistoren durch sorgfältige Abstimmung der Fermi-Energie vorgestellt. Die Ergebnisse wurden in der Nature Electronics veröffentlicht.
Heute besteht kaum noch ein Zweifel daran, dass Bauelemente auf der Basis von Graphen und anderen zweidimensionalen (2D) Materialien dank ihrer Eigenschaften den Stand der Technik für bestimmte Anwendungen übertreffen können. Zweidimensionale Materialien gelten auch als einige der aussichtsreichsten Kandidaten für die Realisierung von Transistoren in Endgröße am Ende des Fahrplans der Siliziumtechnologie. Allerdings weisen Bauelemente, die auf 2D-Materialien basieren, oft eine schlechte elektrische Stabilität auf, d. h. ihr Verhalten ändert sich je nach Betriebsverlauf.
„Die Zuverlässigkeit von Bauteilen ist ein Aspekt, der in der Forschung oft vernachlässigt wird. Genau daran arbeiten wir seit einigen Jahren, denn sie ist für die Anwendung von zentraler Bedeutung“, erklärt Professor Max Lemme, wissenschaftlicher Direktor der AMO GmbH und Leiter des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente an der RWTH. Die Instabilität wird nicht nur durch die 2D-Materialien selbst verursacht, sondern vor allem durch Ladungen, die in den Oxid-Isolator eingeschlossen sind, der zur Herstellung der Transistoren verwendet wird. „Idealerweise würde man einen anderen Isolator mit weniger Ladungsfallen verwenden“, sagt Lemme, „aber dafür gibt es noch keine skalierbaren Lösungen. In unserer Arbeit haben wir stattdessen gezeigt, dass es möglich ist, einen Standardisolator wie Aluminiumoxid zu verwenden und die nachteiligen Auswirkungen der Ladungsfallen im Oxid deutlich zu unterdrücken, indem man die Ladungsträgerdichte im 2D-Material anpasst.“
© Martin Braun
Die Arbeit kombiniert eine gründliche theoretische Analyse des neuartigen Ansatzes – den die Autoren als „stabilitätsbasiertes Design“ bezeichnen – mit einer prinzipiellen Demonstration des Konzepts, das durch die Messung verschiedener Arten von FETs auf Graphenbasis erfolgt. Der Kerngedanke des Ansatzes besteht darin, die Kombination aus 2D-Material und Isolator so zu gestalten, dass sich die Energie der Ladungsfallen im Isolator so weit wie möglich von der Energie der Ladungsträger im 2D-Material unterscheidet. Lemme erklärt: „Graphen-basierte FETs waren das ideale Testfeld für unseren Ansatz, da es relativ einfach ist, die Energie der Ladungsträger in Graphen einzustellen. Der Ansatz ist jedoch auf alle FETs anwendbar, die auf 2D-Halbleitern basieren.“ Diese Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu stabilen und zuverlässigen Transistoren aus 2D-Materialien, die in die Halbleitertechnologie integriert werden können.
Bibliographische Informationen:
T. Knobloch, B. Uzlu, Y. Yu. I.llarionov, Z. Wang, M. Otto, L. Filipovic, M. Waltl, D. Neumaier, M. C. Lemme, T. Grasser, Improving stability in two-dimensional transistors with amorphous gate oxides by Fermi-level tuning, Nature Electronics (2022) – Open Access
DOI: 10.1038/s41928-022-00768-0
Kontakt:
Prof. Max C. Lemme
AMO GmbH
lemme@amo.de
