2022

Der diesjährige Forschungs- und Entwicklungspreis des Fraunhofer IISB ging an Dr. Ulrike Wunderwald, Dr. Maximilian Wassner, Dr. Franziska Jach und Mirko Gerlach aus der Gruppe Batteriematerialien für ihre wissenschaftlichen Leistungen auf dem Gebiet der Aluminium-Ionen-Batterien (AIB).

Zur Planung und Optimierung der energetischen Gebäudeinfrastruktur von Unternehmen hat das Projektkonsortium von ProEnergie-Bayern eine Software-Toolbox entwickelt. Sie beinhaltet drei Tools, die Energiedaten analysieren, Energiebedarfe voraussagen und darauf basierend individuelle Optimierungsschritte entwickeln. Die energetische Gebäudeinfrastruktur ist eine wichtige Stellschraube, mit der Firmen auf die Herausforderungen der steigenden Energiekosten und sich ständig ändernden Produktions- und Marktbedingungen reagieren können. Unternehmen sparen durch die Anpassung ihrer Energiebereitstellung Kosten ein und reduzieren gleichzeitig ihre CO2-Emissionen. Die Toolbox wird der Öffentlichkeit Anfang 2023, nach Beendigung des Projekts, auf der Website www.proenergie-bayern.de kostenlos zur Verfügung gestellt.

Um die in Deutschland vorhandene mikroelektronische For-schung und Entwicklung in Bezug auf Quanten- und neuromor-phes Computing zu bündeln und auszubauen, startete die FMD mit vier weiteren Fraunhofer-Instituten, dem Forschungszentrum Jülich und der AMO GmbH am 1. Dezember 2022 ein gemein-sames Vorhaben: Die »Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland – Modul Quanten- und neuromorphes Compu-ting«. Der dafür benötigte gerätetechnische und strukturelle Aufbau wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Can we contribute to the worldwide energy challenge by maximizing the efficiency in power conversion at a low cost? The answer is: YESvGaN! So, the goal of the YESvGaN consortium is to create a new class of vertical power transistors based on gallium nitride (GaN), so-called vertical GaN membrane transistors. These novel power devices combine the efficiency of wide-bandgap (WBG) semiconductors with the lower cost of the established silicon semiconductor technology. Within YESvGaN, the development of the required new technology all the way from wafer to application is covered.

Um mit Forschung und Entwicklung zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks digitaler Technologien beizutragen, bauen die in der For-schungsfabrik Mikroelektronik Deutschland kooperierenden Fraunhof-er- und Leibniz-Institute gemeinsam ein standortübergreifendes Kom-petenzzentrum für eine ressourcenbewusste Informations- und Kom-munikationstechnik (Green ICT @ FMD) auf. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt das am 1. August 2022 gestartete Vorhaben mit einer Fördersumme von 34 Millionen Euro im Rahmen der Initiative Green ICT, die Bestandteil des Klimaschutzprogramms 2030 der Bundesregierung ist.

Am Fraunhofer IISB entwickelt eine Forschungsgruppe optimierte Grundmaterialien und Prozesstechnologien für Festkörper-Quantenelektronik auf der Basis von Siliziumkarbid (SiC). Ausgangspunkt sind auf SiC-Wafern epitaktisch abgeschiedene SiC-Schichten mit genau festgelegten Konzentrationen für die Silizium- und Kohlenstoffisotope, beispielsweise Si-29 und C-13. In den isotopenkontrollierten SiC-Schichten lassen sich dann definierte Punktdefekte - so genannte Farbzentren - erzeugen, die als Quantenbits (Qubits) in elektronischen Quantenbauelemente für die Quanteninformationsverarbeitung, Quantensensorik oder Quantenkommunikation dienen. Im Gegensatz zu anderen Quantentechnologien kombiniert SiC hochattraktive Quanteneigenschaften mit einer ausgereiften Materialplattform, die auch mit der etablierten Mikroelektronik kompatibel ist. Mit der Verknüpfung von Quanteneigenschaften und elektronischen Bauelementen bietet isotopenreines SiC ein enormes Wertschöpfungspotential für die Festkörper-Quantenelektronik und könnte für den breiten Durchbruch von Quantentechnologie in Industrie und Mittelstand sorgen.

Unsere Kollegen aus der Abteilung Materialien am Fraunhofer IISB haben einen Aluminiumnitrid (AlN)-Kristall mit 43 mm Durchmesser in technologierelevanter Qualität gezüchtet.

Mit dem am 1. Juli 2022 gestarteten Verbundprojekt transform_EMN wird ein neues Transformations-Netzwerk für regionale Zulieferunternehmen der Fahrzeugindustrie ins Leben gerufen. transform_EMN unterstützt regionale Unternehmen beim Technologietransfer und der Entwicklung neuer Geschäftsideen mit dem Ziel der Beschäftigungssicherung. Der fachliche Fokus des Verbunds liegt auf den Zukunftsthemen Fahrzeugelektrifizierung, transformationsgerechte Produktion sowie Zulieferer-Diversifikation. Im Rahmen von transform_EMN bauen wir am IISB die Innovationsplattform „Fahrzeugelektrifizierung - Next Generation Electric Vehicle Technologies“ auf. Sie bietet insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen einen direkten Zugang zu neuesten Technologien und Forschungsergebnissen, beispielsweise für Speichertechnologien und Ladeinfrastruktur. Das umfasst auch die Koordination strategischer Arbeitskreise für zentrale Fokusthemen im Bereich der Fahrzeugelektrifizierung. Gemeinsam mit unseren Partnern entwickeln wir zudem maßgeschneiderte Qualifizierungsangebote für Unternehmen speziell zu den Arbeitskreisthemen der Fahrzeugelektrifizierung sowie zur Wasserstofftechnik. Das Fraunhofer IISB beteiligt sich an dem Netzwerk gemeinsam mit der Europäischen Metropolregion Nürnberg, der IHK Nürnberg für Mittelfranken, dem Lehrstuhl FAPS der FAU Erlangen-Nürnberg und der IMU Institut GmbH. transform_EMN wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.

Egal ob in Smartphones oder Computern, überall verrichten Halbleiter-Kristalle in Mikrochips unauffällig ihr Werk. Doch was macht diese Werkstoffe so besonders und wie werden sie hergestellt? Um das zu erfahren, durften die Kinder der fünften und sechsten Jahrgangsstufe der Montessori Schule Herzogenaurach selbst in die Rolle von Forscherinnen und Forschern schlüpfen. Ausgestattet mit Kitteln, Schutzbrillen und Handschuhen, züchteten die Schülerinnen und Schüler eigene Alaun-Kristalle. Mit Fachwissen und Laborausrüstung stand ihnen dabei Dr. Christian Reimann, Kristall-Experte und Leiter der Gruppe „Silizium und Spezialmaterialien“ am Fraunhofer IISB, zur Seite. Zentrales Anliegen der Projektwoche war die Nachwuchsförderung im Rahmen des MINT-Unterrichts. „MINT“ steht für die Fächer Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik.

Auf dem Weg zur Anwendung von Quantencomputern: Im Projekt »SPINNING« arbeiten nationale Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft an einem kompakten, skalierbaren Quantenprozessor, der auf Spin-Qubits in Diamant basiert und sich an herkömmliche Computer anbinden lässt. Damit will das Projekt einen wichtigen Beitrag zum Ökosystem der deutschen Quantentechnologie leisten. Das BMBF fördert »SPINNING« mit 16,1 Mio. €. Das Fraunhofer IAF koordiniert das Projekt, in dem 28 Partner zusammenarbeiten.