Entwicklung von SiC-Leistungsbauelementen auf der Basis homoepitaktischer Schichten Abschlussbericht

Silicon carbide devices are on the way from demonstrators to products. The aim of this project was to realize unipolar SiC devices in order to develop new markets by early availability. For this a lot of new SiC specific technologies have been developed succesfully. The fabricated pn-diodes and MOSFETs exhibited excellent blocking behaviour; JFETs could be operated up to 600 C. The 1-Amp-MOSFETs with a blocking voltage of 500 V are amongst the largest SiC devices fabricated up to now. The project provided the basis for the further development of these SiC devices. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F97B2358+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Neue Ansaetze im Geschaeftsprozess-Management - Loesungen und Praxiserfahrungen Tagungsband

SIGLEAvailable from TIB Hannover: RR 9245(3)+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Hochstromanwendungen mit Hochtemperatursupraleitern - technische Leiterentwicklung und Bau von Funktionsmodellen. 2223 BPSCCO-Bandleiterherstellung fuer Anwendungen in der Energietechnik Abschlussbericht

Available from TIB Hannover: F02B1156 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman

Zuechtung und Charakterisierung von SiC-Einkristallen und Epitaxieschichten Abschlussbericht

It was aim of the project, to catch up to the international state of the art concerning the SiC material development and thus to ensure the supply with device suited SiC substrates on a long term basis. By a joint effort of crystal growth experiments and numerical simulation of the sublimation growth technique it was possible to reduce the defect density in the grown crystals significantly (micropipe density 70-400 cm"-"2 depending on wafer diameter, dislocation density 5000 cm"-"2-2000 cm"-"2, doping range n=1-5 10"1"8 cm"-"3). The diameter of the crystals was enlarged from 25 to 35 mm. The above mentioned data already partly meet the properties of commercially available substrates of US manufacturers. SiC epitaxy - an important link between substrate and device technology - served as a sensible characterization method for the quality of SiC substrates produced either externally or within this project. It appears that not only the crystal quality but also the surface properties of the SiC substrates have important influence on the characteristics of the epitaxial layers. For the epitaxial process itself significant improvements could be achieved as well (background impurity concentration <10"1"4 cm"-"3, thickness inhomogeneity <5%). First demonstrator devices (Schottky diodes) were built on substrates manufactured within this project, and, thereby, the suitability of these substrates for device technology was tested. The SiC bulk crystals and epitaxial layers grown during the project were analyzed with optical and electrical characterization tools (partly new developed). The results served for optimization of the respective manufacturing technique. For SiC power electronics applications, both large defect free areas and an as high as possible substrate conductivity are necessary. Therefore further research efforts are mandatory. In order to reduce the manufacturing costs of SiC devices, it is furthermore very important to increase the crystal diameter to two inches. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F97B2254+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Kommunikations-Ergonomie Benutzerfreundliche Anwenderprogramme in Maskentechnik

SIGLETIB: AC 7520 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman

Materialentwicklung im Rahmen des Rapid Prototyping Engineering (RPE) Abschlussbericht

SIGLEAvailable from TIB Hannover: F98B1221 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Hochstromanwendungen mit Hochtemperatursupraleitern. Technische Leiterentwicklung und Bau von Funktionsmodellen. Arbeitspaket 1: 2223 BPSCCO Bandleiterherstellung und Bau eines Kabelleiter-Funktionsmodells Abschlussbericht

In the materials sector, the work was primarily concerned with production of 2223 BPSCCO multifilament tape conductors, manufactured by the powder-in-tube method. Starting from 1 m lengths, it was possible over the period covered by the report to increase the conductor lengths to as much as 600 m and attain current densities in the superconductor of j_c=21 kA/cm"2, which puts us in a leading position worldwide. The good progress made with the production process was largely due to bringing in Vacuumschmelze Hanau, whose know-how of multifilament production and wire shaping considerably accelerated the bringing out of long lengths of a 55-filament standard conductor for development of the planned cable demonstrators. Current densities of 41 kA/cm"2 have already be demonstrated in short tape lengths (ca. 0.7 m). The use of AgMg enclosure tubes (77 K) made the Bi-tapes considerably easier to handle. Tensile strengths of up to 120 MPa have been achieved and j_c=16 kA/cm"2 (77 K) was measured on the still unoptimized tapes. Rapid progress with the production of tape conductors made it possible to have ready on time the working model of a 10 m cable conductor, which was produced on a 20 m long computer-controlled cabling machine. There are 4 layers of Bi-tapes with a total length of 2 km and a current carrying capacity of 5000 A - 86% of the design value, the 14% reduction being accounted for by the magnetic field effect (7%) and degradation effects in the production process (7%) - based on a field strength criterion of 1 #mu#V/cm. With the aid of a patented cabling scheme, it was possible to attain a uniform current distribution over all layers and devise a low-loss external serving of 0.8 W/m (at 2000 A). This last is essential for economic operation of future high-performance HTSC cables. (orig.)Available from TIB Hannover: F98B1818+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Hochremanente nanostrukturierte Dauermagnetpulver Abschlussbericht

Available from TIB Hannover: F97B1152+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

SiC-Elektronik - Entwicklung von energiesparenden MOS-Schaltelementen auf SiC-Basis Abschlussbericht

For voltages up to 600 V, today silicon MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistor) are the best choice for fast switching applications, with low on-resistances of 30 m#OMEGA#cm"2. Nevertheless, it is difficult to fabricate silicon MOSFETs for higher voltages because of the high resistance of the drift zone. Hence, either very large chip areas are necessary or high static losses have to be taken into account. Alternatively, MOSFETs on the base of silicon carbide are offering a promising innovation potential for the kV voltage range. At the beginning of the project a serious problem was the fact that the blocking voltages got by experiments were far away from theoretic predictions and the specific on-resistances were to high by a factor of 2-3. Small device areas did not allow to extrapolate results to larger power devices. The aim of this project was the fabrication of working prototypes and the development of a SiC specific technology needed for this purpose. Existing problems have been solved successfully by a planar device concept. The samples fabricated in our lab are characterised by the following features: specific on-resistances using 6H-SiC: 25 m#OMEGA#cm"2 capable to block 700 V, 33 m#OMEGA#cm"2 capable to block 1200 V and 46 m#OMEGA#cm"2 capable to block 1800 V. The MOSFETs are always normally closed. These 6H on-resistances can be halved by using the polytype 15R, 4H material proved not to be feasible for MOSFETs. The breakdown voltage of the MOSFETs is avalanche limited, in switching and shortcut operation the MOSFETs demonstrated a robust and latch-up free behaviour. They were controllable in all switching states by the external circuit. SiC MOSFETs promise substantial advantages regarding energy saving, system size, weight and EMC, e.g. in motor drives, solar and wind power generators, uninterruptible power supplies and switched mode power supplies in computers and household appliances. (orig.)Als schnelle Leistungsschalter sind heute Silizium-MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistor) fuer Spannungen bis 600 V mit spezifischen Einschaltwiderstaenden von 30 m#OMEGA#cm"2 verfuegbar. Hoehere Spannungen lassen sich mit Si-MOSFETs jedoch nur schwer realisieren, da entweder sehr grosse Chipflaechen benoetigt werden oder hohe statische Verluste in Kauf zu nehmen sind. Alternativ bieten MOSFETs auf der Basis von Siliziumkarbid fuer Spannungen im kV-Bereich ein vielversprechendes Innovationspotential. Zu Projektbeginn bestand jedoch ein erhebliches Problem darin, dass die experimentell erzielten Sperrspannungen deutlich hinter theoretischen Vorhersagen zuruecklagen und die tatsaechlichen Einschaltwiderstaende um den Faktor 2 bis 3 zu hoch lagen. Die kleinen Bauelementflaechen liessen kaum Aussagen ueber Leistungsbauelemente zu. Die Zielsetzung des Vorhabens bestand in der Herstellung funktionsfaehiger Labormuster und der Entwicklung der dazu benoetigten SiC-spezifischen Technologie. Vorhandene Probleme wurden mit Hilfe eines planaren Bauelement-Konzeptes erfolgreich geloest. Die hergestellten Labormuster wiesen folgende Merkmale auf: spezifische Einschaltwiderstaende mit 6H-SiC: 25 m#OMEGA#cm"2 bei 700 V Sperrspannung, 33 m#OMEGA#cm"2 bei 1200 V, 46 m#OMEGA#cm"2 bei 1800 V. Die MOSFETs sind stets selbstsperrend. Die Einschaltwiderstaende lassen sich mit 15R gegenueber den o.a. 6H-Werten halbieren. 4H-Material erwies sich als ungeeigneter Polytyp. Die Sperrspannung der MOSFETs wird durch einen grossflaechigen Lawinendurchbruch begrenzt. Die MOSFETs verhalten sich im Schalt- und Kurzschlussbetrieb robust und latch-up-fest. Sie sind in allen Schaltzustaenden durch die aeussere Beschaltung kontrollierbar. SiC-MOSFETs versprechen erhebliche Vorteile hinsichtlich Energieersparnis, Baugroesse, Gewicht und EMV-Vertraeglichkeit, z.B. in Umrichtern fuer Motorantriebe, Solar-, Windkraftgeneratoren, unterbrechungsfreie Stromversorgungen und Schaltnetzteile von Computern, Haushaltsgeraeten oder elektronischen Kleinverbrauchern. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F01B27+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany); DLR Deutsches Zentrum fuer Luft- und Raumfahrt e.V., Bonn (Germany)DEGerman

Hochtemperaturresistenz keramischer Waermebarrieren Abschlussbericht

The reliability of ceramic thermal barrier coatings (TBC) has to be assured for a long service time as a prerequisite to fully exploit their high potential in gas turbines. The goal of this project, therefore, was to create a basis for a methodology beyond empirical methods of testing TBCs under thermal loading. Using this method the crack propagation in TBCs and its dependence on the actual stress states and material properties was to be characterized in terms of fracture mechanics. Processes caused by non linear elastic material behavior played an important part. The conditions that lead to the formation of delamination cracks were theoretically and experimentally investigated. The required thermal physical properties such as creep parameters, Young's modulus and thermal expansion coefficient, were determined. The origin of stresses as a consequence of relaxation processes was investigated using model materials. For the investigation of the thermal cyclic behavior of TBCs a laser method was developed which provides an accurate control of the effective temperature and stress loads. The crack propagation under thermal cyclic loading was quantified and analyzed by metallographic image analysis. Numerical methods to model the loads were adapted to the needs of a layered system. In particular the creep deformation was taken into account. As a result of the investigations, the governing single processes of failure mechanisms were detected and correlated with the test conditions. The role of time dependent material property changes was identified and verified to be the decisive factor for the long term behavior of TBCs. The treatment of the thermal cyclic fatigue in terms of fracture mechanics can be used to describe various failure processes and opens up new perspectives for a novel method of life time prediction. (orig.)Zur vollen Nutzung des Potentials keramischer Waermedaemmschichten (WDS) in Gasturbinen muss ihr zuverlaessiger Einsatz ueber eine lange Betriebsdauer gesichert sein. Das Ziel des Vorhabens war es deshlab, die Voraussetzungen fuer eine ueber empirische Methoden hinausgehende Methodik zur Pruefung des Verhaltens der WDS unter thermischer Belastung zu schaffen. Mit dieser Methode sollte die der Rissausbreitung in keramischen Waermedaemmschichten und ihre Abhaengigkeit von den herrschenden Spannungszustaenden und den Materialeigenschaften bruchmechanisch charakterisiert werden. Die auf nicht-linearelastisches Materialverhalten zurueckzufuehrenden Vorgaenge spielten dabei eine wesentliche Rolle. Die Bedingungen, die zu Delaminationsrissbildung fuehren, wurde theoretisch und experimentell untersucht. Die dazu erforderlichen thermophysikalischen Eigenschaften (Kriechparameter, E-Modul, thermischer Ausdehnungskoeffizient) und die bruchmechanischen Eigenschaften wurden bestimmt. Durch Versuche an Modellmaterialien wurde die Spannungsentstehung als Folge von Relaxationsprozessen untersucht. Fuer die Untersuchungen des thermozyklischen Verhaltens von Waermedaemmschichten wurde eine Lasermethode entwickelt, die eine genaue Kontrolle der wirksamen Temperatur- und Spannungsbeanspruchung erlaubt. Das Risswachstum unter thermozyklischer Belastung wurde quantifiziert und analysiert. Numerische Verfahren zur Belastungsmodellierung wurden an die Schichtmaterialien angepasst. Das Kriechen der Schichten wurde beruecksichtigt. Als Ergebnis der Untersuchungen wurden die massgeblichen Schadensmechanismen identifiziert und Einzelprozesse unterschieden, die bestimmten Belastungen zugeordnet werden koennen. Die Rolle der zeitabhaengigen Materialveraenderungen wurde als bestimmender Faktor fuer das Langzeitverhalten erkannt und experimentell verifiziert. Die bruchmechanische Behandlung der thermischen Ermuedung kann genutzt werden, um unterschiedliche Schaedigungsvorgaenge zu beschreiben und eroeffnet durch das Konzept der zeitabhaengigen Sicherheitsdiagramme neue Perspektiven fuer eine Methode zur Lebensdauervorhersage. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F98B132+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman