Integrierte Kondensatoren
Lithiumbatterien
Energie-Harvester
Für unsere technologische Vision einer vollintegrierten „System on Chip“ Sensorik, die unabhängig von externer Energieversorgung arbeitet, entwickeln wir angepasste Energieharvester und Energiespeicher. Unsere Forschung konzentriert sich dabei sowohl auf System-on-Chip als auch System-in-Package Bauelemente, auf die Entwicklung CMOS-kompatibler Materialien sowie auf multimodale Lösungen zur Leistungsmaximierung.
Für die kurzzeitige Energiespeicherung und -pufferung werden Siliziumkondensatoren entwickelt, die sich durch besonders hohe Kapazitätsdichten bei gleichzeitig geringster thermischer und feldabhängiger Variabilität auszeichnen. Durch Profile mit weniger als 100 µm Dicke lässt sich die Integration der Bauelemente in Standardgehäuse realisieren. Für die Langzeitspeicherung entwickeln wir Lithiumionen-Akkumulatoren mit Feststoffelektrolyt, die vollständig mit etablierten Prozessen der Halbleitertechnologie hergestellt werden können. Mit dieser Dünnfilmtechnologie werden nur kleinste Speicherkapazitäten erreicht. Durch die Fertigung auf strukturierten Siliziumsubstraten verbindet unser Konzept aber eine hohe Energiespeicherdichte pro Waferfläche mit einer hohen Leistungsdichte durch sehr kurze Ionen-Diffusionswege während der Ladezyklen.
Für die Nutzung von Umgebungsenergie, wie Wärme oder Bewegung zum autonomen Betrieb der mikroelektronischen Systeme forschen wir an Energieharvestern, die diese thermische oder mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. Dafür entwickeln wir verschiedene thermoelektrische Materialien auf Silizium-Basis sowie pyroelektrische Hafniumdioxid-Dünnschichten. Die piezoelektrischen Eigenschaften dieses vielversprechenden Materials werden auch für die Anwendung in vibrationsbasierten Energieharvestern evaluiert.