{"id":4532,"date":"2025-05-15T10:41:11","date_gmt":"2025-05-15T08:41:11","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/?p=4532"},"modified":"2025-05-22T15:20:17","modified_gmt":"2025-05-22T13:20:17","slug":"graphen-in-der-mikroelektronik-forschung-fuer-die-serienreife","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/graphen-in-der-mikroelektronik-forschung-fuer-die-serienreife\/","title":{"rendered":"Graphen in der Mikroelektronik \u2013 Forschung f\u00fcr die Serienreife"},"content":{"rendered":"<div class=\"twoclick_social_bookmarks_post_4532 social_share_privacy clearfix 1.6.4 locale-de_DE sprite-de_DE\"><\/div><div class=\"twoclick-js\"><script type=\"text\/javascript\">\/* <![CDATA[ *\/\njQuery(document).ready(function($){if($('.twoclick_social_bookmarks_post_4532')){$('.twoclick_social_bookmarks_post_4532').socialSharePrivacy({\"services\":{\"facebook\":{\"status\":\"on\",\"txt_info\":\"2 Klicks f\\u00fcr mehr Datenschutz: Erst wenn Sie hier klicken, wird der Button aktiv und Sie k\\u00f6nnen Ihre Empfehlung an Facebook senden. 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Die hohe Ladungstr\u00e4gerbeweglichkeit, die breitbandige optische Absorption, die geringe Dicke und die gro\u00dfe mechanische Festigkeit des Materials weckten gro\u00dfe Erwartungen f\u00fcr den Einsatz von Graphen in der Elektronik, Optoelektronik und Sensorik.<\/p>\n<blockquote><p><em>\u201eEs gibt inzwischen zahlreiche Publikationen, die Prototypen von Bauelementen auf der Basis von 2D-Materialien zeigen, deren Leistungen deutlich \u00fcber dem Stand der Technik liegen\u201c, sagt Cedric Huyghebaert, technischer Leiter des 2D-Experimental Pilot Line-Projekts.<\/em><\/p><\/blockquote>\n<p>Dennoch hat die Halbleiterindustrie bislang keine kommerziell nutzbaren Graphen-Bauelemente hergestellt. Dies ist auf eine Reihe von Herausforderungen zur\u00fcckzuf\u00fchren, darunter beispielsweise das Graphenwachstum, die Graphen\u00fcbertragung und -reinigung. Der \u00dcbergang von wissenschaftlichen Experimenten, die nur wenige Graphen-Bauelemente umfassen, zu realen Anwendungen, die auf zuverl\u00e4ssigen Herstellungsverfahren f\u00fcr die Massenproduktion basieren, stagniert.<\/p>\n<p>Die 2D-EPL war ein von der Europ\u00e4ischen Kommission mit 20 Millionen Euro gef\u00f6rdertes Projekt, das darauf abzielte, die technische Realisierbarkeit der Herstellung von Ger\u00e4ten auf der Basis von Graphen und anderen zweidimensionalen Materialien in gro\u00dfem Ma\u00dfstab zu demonstrieren und somit die Markteinf\u00fchrbarkeit zu f\u00f6rdern. Zu diesem Zweck wurden im Zeitraum vom Oktober 2020 bis September 2024 s\u00e4mtliche Akteure entlang der Wertsch\u00f6pfungskette geb\u00fcndelt und insgesamt f\u00fcnf Multiprojekt-Wafer-L\u00e4ufe (MPW-L\u00e4ufe) realisiert. Da neben der Entwicklung von Prozessmodulen auf Industrieniveau auch die Lieferung von graphenbasierten Ger\u00e4ten an Kunden ein weiteres Ziel darstellte, bestand bei jedem dieser L\u00e4ufe f\u00fcr Universit\u00e4ten, Forschungsinstitute und Unternehmen die M\u00f6glichkeit, ihre Bauelemente auf einem Wafer-Chip kundenspezifisch bearbeiten zu lassen.<\/p>\n<blockquote><p><em>\u201eUnser endg\u00fcltiges Ziel ist es, zu zeigen, dass es m\u00f6glich ist, eine breite Palette von Ger\u00e4ten auf der Grundlage zweidimensionaler Materialien in einer Weise herzustellen, die f\u00fcr die Industrie interessant ist, und jeder projekt\u00fcbergreifende Wafer-Lauf soll einen Meilenstein in diese Richtung setzen\u201c, erkl\u00e4rt Professor Max Lemme, wissenschaftlicher Direktor der AMO GmbH und Inhaber des <a href=\"https:\/\/www.eld.rwth-aachen.de\/cms\/~psfz\/eld\/\">Lehrstuhls f\u00fcr Elektronische Bauelemente<\/a> an der RWTH Aachen.<\/em><\/p><\/blockquote>\n<p>Die AMO GmbH f\u00fchrte den ersten und dritten Multiprojekt-Wafer-Lauf in einer hochmodernen Reinraumumgebung aus. Im Rahmen des ersten MPW-Laufs erfolgte die Definition von Graphen-Feldeffekttransistoren mit freiliegenden Graphenkan\u00e4len f\u00fcr chemische und Biosensor-Anwendungen, w\u00e4hrend im Rahmen des zweiten MPW-Laufs die Definition von Transistoren mit dielektrischer Verkapselung f\u00fcr elektronische Anwendungen realisiert wurde. Dabei wurden die spezifizierten Leistungsparameter f\u00fcr Beweglichkeit, Ladungsneutralpunkt, Schichtwiderstand und Kontaktwiderstand gemessen. Wurden die Zielwerte erreicht und wies die lichtmikroskopische Analyse eine akzeptable Qualit\u00e4t in Bezug auf Lift-off und \u00c4tzen auf, so galt der Wafer als auslieferungsbereit. Die Forschenden stie\u00dfen auf bekannte Herausforderungen, wie die R\u00fcckstandsbildung des Resists, die insbesondere bei Biosensor-Anwendungen problematisch sein kann, da eine reine Graphenoberfl\u00e4che erforderlich ist. Dar\u00fcber hinaus gab es zu diesem Zeitpunkt noch unbekannte Problemstellungen, wie beispielsweise unerwartete kundenspezifische Anforderungen und deren technische Realisierung, die es zu l\u00f6sen galt.<\/p>\n<blockquote><p><em>\u201eWir betrachten die Wafer-L\u00e4ufe als erfolgreich, da die Ausbeute und die Leistung der Ger\u00e4te die urspr\u00fcnglichen Spezifikationen auf allen Wafern erf\u00fcllten oder \u00fcbertrafen. Dar\u00fcber hinaus konnten alle Kunden ihre Bestellungen in der vorgesehenen Zeit erhalten<\/em>\u201c, hei\u00dft es in dem <a href=\"https:\/\/www.nature.com\/articles\/s41467-025-56357-0\">wissenschaftlichen Artikel<\/a>, der die Ergebnisse des ersten und dritten Multiprojekt-Wafer-Laufs vorstellt.<\/p><\/blockquote>\n<p>Die Resultate der insgesamt f\u00fcnf Multiprojekt-Wafer-L\u00e4ufe bilden das Fundament des Nachfolgeprojekts <a href=\"https:\/\/graphene-flagship.eu\/industrialisation\/pilot-line\/\">2D-Pilot Line<\/a> (2D-PL). Das Ziel der aktuellen Pilotlinie besteht in der St\u00e4rkung des europ\u00e4ischen \u00d6kosystems f\u00fcr die Entwicklung von Integrationsmodulen f\u00fcr photonische und elektronische Prototyping-Dienste. Der Fokus der Arbeiten liegt auf der Reifung von Halbleitertechnologien sowie der Bereitstellung von Informationen zur Unterst\u00fctzung der industriellen Einf\u00fchrung. In diesem Kontext werden umfassende Prototyping-Dienstleistungen f\u00fcr die Integration von 2D-Materialien, wie Graphen, auf etablierten Halbleiterplattformen mit Siliziumtechnologien angeboten.<\/p>\n<hr \/>\n<p>Der wissenschaftliche Artikel <a href=\"https:\/\/www.nature.com\/articles\/s41467-025-56357-0\">Multi-project wafer runs for electronic graphene devices in the European 2D-Experimental Pilot Line project<\/a> liefert weiterf\u00fchrende Einblicke in die Multiprojekt-Wafer-L\u00e4ufe eins und drei.<\/p>\n<p>Die Homepage des <a href=\"https:\/\/www.eld.rwth-aachen.de\/cms\/eld\/Der-Lehrstuhl\/~qesv\/Ueber-uns\/\">Lehrstuhls f\u00fcr Elektronische Bauelemente<\/a> beinhaltet weiterf\u00fchrende Informationen zu dem Thema.<\/p>\n<p>Der <a href=\"https:\/\/780207571.flowpaper.com\/GrapheneFlagshipAR2023ScreenSinglePages\/#page=1\">Jahresbericht 2023 des Graphene Flagship<\/a> gibt einen \u00dcberblick \u00fcber die Arbeiten der 2D-Experimental Pilot Line und stellt den aktuellen Stand der 2D-Materialforschung in Europa sowie neue Projekte vor.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h1 class=\"c-article-title\" data-test=\"article-title\" data-article-title=\"\"><\/h1>\n<p><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Im Rahmen des abgeschlossenen europ\u00e4ischen Projektes 2D-Experimental Pilot Line (2D-EPL) wurden bei der AMO GmbH zwei Multiprojekt-Wafer-L\u00e4ufe realisiert, in deren Fokus die Gro\u00dfserienproduktion von elektronischen Bauelementen auf Basis von Graphen [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":4543,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"c2c_always_allow_admin_comments":false,"footnotes":""},"categories":[1,11],"tags":[449,448,456,455,389,119,385,446,459,454,452,384,458,451,457,453,460,447],"class_list":["post-4532","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-allgemein","category-mikro-und-nanoeletronik","tag-2d-epl","tag-2d-experimental-pilot-line","tag-2d-pilot-line","tag-2d-pl","tag-amo","tag-chair-of-electronic-devices","tag-eld","tag-graphen","tag-graphene","tag-graphene-flagship","tag-lehrstuhls-fuer-elektronische-bauelemente","tag-max-lemme","tag-microelectronics","tag-mpl","tag-multi-project-wafer-runs","tag-multi-project-wafer-runs-for-electronic-graphene-devices-in-the-european-2d-experimental-pilot-line-project","tag-multiprojekt-wafer-laeufe","tag-tmdc"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4532","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4543"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4532"}],"version-history":[{"count":62,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4532\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4716,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4532\/revisions\/4716"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4532"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4532"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/elektrotechnik\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4532"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}