Im Bereich der Halbleiter mit großer Bandlücke bildet zum einen die Weiterentwicklung der Epitaxie für Hochleistungsbauelemente auf Basis von Siliziumkarbid (SiC) einen Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten. Hier geht es im Speziellen um die Vermeidung von schädlichen Kristallfehlern, die vom Substrat oder während der Epitaxie in das Siliziumkarbid gelangen und welche die spätere Stabilität von Hochvoltbauelementen beeinträchtigen können.

Zum anderen stehen die Untersuchung der strukturellen Eigenschaften des Halbleiters Galliumnitrid (GaN) sowie deren Abhängigkeit von den Bedingungen bei der Herstellung aus der Gasphase und der Lösung im Vordergrund. Dazu setzt das IISB verschiedene Analysemethoden ein, um Wachstumsfehler von Galliumnitridschichten und Volumenkristallen – bis hinunter auf atomare Ebene – abzubilden.

Die Arbeiten zur Defektuntersuchung in SiC und GaN wurden unter anderem mit dem Best Lecture Award des International Workshop in Crystal Growth Technology 2008, dem Anka Best Poster Award 2010, dem ICSCRM Student Poster Award 2010 und dem Hugo Geiger Preis 2011 ausgezeichnet.

Auf dem Gebiet von Detektor- und Laserkristallen, z.B. für den Einsatz in der Hochenergiephysik, Erderkundung, Sicherheits- und Medizintechnik, besteht ein großer Bedarf an neuen Materialien zur Erzeugung und Detektion energiereicher Strahlung.

Detektoren sollen beispielsweise eine höhere Genauigkeit bei gleichzeitig geringerer Strahlenbelastung ermöglichen. Je nach Anwendungsgebiet sind dafür aber unterschiedliche Strahlenquellen und Detektormaterialien notwendig.

Zur Bewertung des Marktpotenzials der neuen Materialien bzw. der neuen Herstellungsverfahren hat das IISB – aufbauend auf seiner Erfahrung in der Züchtung optischer Kristalle – mit der Entwicklung der technologischen Grundlagen für die Herstellung spezieller Detektor- und Lasermaterialien begonnen.

Die Arbeiten auf dem Gebiet der optischen Kristalle wurden mit dem Stifterverbandspreis 2003 ausgezeichnet.

Im Bereich der Simulation wird die Software CrysMAS – die das Hauptprodukt der Abteilung Kristallzüchtung darstellt – kontinuierlich weiter entwickelt und bezüglich einfacherer Nutzung und Verfügbarkeit spezieller physikalischer Modelle auf die Kundenbedürfnisse zugeschnitten.

Darüber hinaus entwickelt das IISB die freie Software OpenFOAM weiter, um auf dem institutseigenen Hochleistungsrechencluster schnellere, robustere und genauere Berechnungen der Schmelzkonvektion in großen Schmelzen durchführen zu können.

Sowohl CrysMAS und OpenFOAM als auch das kommerzielle Programm Fluent werden eingesetzt, um die Entwicklung neuer Anlagengenerationen für die Kristallzüchtung, aber auch für die Prozessierung von Silizium- oder Siliziumkarbid-Wafern, voranzutreiben.

Die Arbeiten auf dem Gebiet der Simulation wurden mit dem Georg-Waeber-Innovationspreis 2003, dem VDI Preis 2003, dem Staedtler Promotionspreis 2005 und dem GMM Preis 2005 ausgezeichnet.