Helmholtz-Zentrum, Standort Berlin Wannsee

Das Praktikum findet innerhalb des Projekt-Konsortiums des Vorhabens porSiCap mit den Projektpartnern Beuth-Hochschule, RHEFOR (Deutschland) GmbH, Würth Elektronik eiSos GmbH und Co. KG und der TU Hamburg statt.

Die Durchführung erfolgt am Helmholtz-Zentrum, Standort Berlin Wannsee. Der Geschäftsführer des Unternehmens RHEFOR, Herr Arno Mecklenburg war zusammen mit
Prof. Dr. Rainer Schneider der maßgebliche Ideengeber für das aktuelle Forschungsvorhaben.

Inhalt des Praktikums

PorSiCap adressiert die Entwicklung eines neuen Kondensator-Konzepts auf Basis meso-porösen Siliziums. Dieser Werkstoff besitzt ein enormes Oberflächen-Volumen-Verhältnis. Unser Praktikum fokussiert sich hierbei auf die Bearbeitung der offenporösen Oberfläche, also den Ätzvorgang (Anodisierungsprozess) mithilfe von Flusssäure zur Erzeugung von Poren. Diese soll mit einer geschlossenen homogenen Oxidschicht von wenigen Moleküllagen bedeckt und mit einer geeigneten elektrisch leitfähigen „Gegenelektrode“ infiltriert werden.

Auf diese Weise sollen hohe und lineare Kapazitäten im Bereich bis zu einigen Millifarad pro Quadratzentimeter Silizium-Wafer realisiert werden. Ziel unserer Versuche ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das leicht reproduzierbar ist, sowie konstante Ergebnisse liefert.

Praxisnahe Umsetzung von Lehrinhalten des Studiengangs

Im Helmholtz-Zentrum Wannsee haben wir Kenntnisse aus der Chemie umgesetzt, um die Poren in das Silizium zu ätzen. Auch das Einbringen der leitenden Materialien erforderte Grundkenntnisse der Galvanik und der thermischen Oxidation. Das Hauptproblem des Konzeptes ist es, die schnelle Entladung des Kondensators zu unterbinden. Die Vorgehensweisen zur Überprüfung kennen wir aus der physikalischen und medizinischen Messtechnik. Das benötigte Wissen im Zusammenhang mit Kondensatoren ist aus dem Studium und vor allem aus Elektrotechnik bekannt. Grundlagen des wissenschaftlichen Arbeitens, die wir in den Laboren erlernt haben, konnten wir in unserem Praktikum ausbauen und für die Forschungsarbeit anwenden.

Prinzipieller Aufbau eines Kondensators aus porösem Silizium Schneider, R.; Stannowski, B.; Schlatmann, R. (2020). Kapazitive Speicherung von Energie in der Oxid-stabilisierten inneren Ober- fläche meso-porösen Siliziums - porSi-Cap, S.3