J A H R E S B E R I C H T 2 0 0 7 A N N U A L R E P O R T 2 0 0 7 Annual Report 2007 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
V o r w o r t F o r e w o r d Prof. Dr. Wolfgang Mehr Die Forschungschwerpunkte des IHP beinhalten volkswirtschaftlich relevante Themen, insbesondere für die - Telekommunikation - Autoindustrie - Luft- und Raumfahrt - Telemedizin - Automatisierungstechnik. The main research of the IHP is focused on economically relevant topics, especially for - Telecommunication - Automobile industry - Aerospace - Telemedicine - Automation. Als Leibniz-Institut betreibt das IHP auf diesen Gebieten Grundlagenforschung und angewandte Forschung. Besonderheiten des IHP sind: - Die Fokussierung auf siliziumbasierte Systeme, Höchstfrequenzschaltungen und Technologien für die drahtlose und Breitbandkommunikation - Der vertikale Ansatz (von der Materialforschung bis zum Schaltkreis- und Systemdesign) - Die Verstärkung der Kapazitäten für Grundlagenforschung durch eine sehr enge Kooperation mit Hochschulen auf der Basis von Joint Labs - Ein forschungsorientierter, national und international breit genutzter Multiprojekt Wafer & Prototyping Service für Hochschulen, Forschungsinstitute und High-Tech-Firmen - Eine enge Kooperation mit einer großen Anzahl von verschiedenen Industriefirmen. As a Leibniz institute IHP conducts basic and applied research in these areas. Special features of the IHP are: - The focus on silicon based systems, high frequency circuits and technologies for wireless and broadband communication - The vertical approach (from materials research to circuit and system design) - Strengthening of the capacities for basic research by close cooperation with universities in Joint Labs - A research-oriented, nationally and internationally broadly applied Multi Project Wafer & Prototyping Service for universities, research institutes and high-tech companies - An intensive cooperation with a large number of different companies. Das IHP wirkt deshalb auch als Brücke zwischen Hochschulforschung und Industrie. Therefore, IHP also acts as a bridge between university research and the industry. 2007 konnte das Institut bedeutende Fortschritte bei der Einbindung in die europäische Forschungslandschaft erreichen. Bereits beim ersten Call im 7. Forschungsrahmenprogramm der EU gelang es, gemeinsam mit Partnern vier wichtige Projekte einzuwerben. In 2007 the institute achieved considerable progress in its integration into the European research landscape. Already in the first call for proposals in the 7 th research framework programme of the EU it succeeded together with its partners in securing impor- 2 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
V o r w o r t F o r e w o r d Wissenschaftler des IHP sind aktiv beteiligt in Gremien der europäischen Technologieplattformen, u. a. ENIAC, ARTEMIS, EPoSS und emobility. tant projects. IHP scientists are actively working in bodies of European technology platforms such as ENIAC, ARTEMIS, EPoSS and emobility. Die neue 0,13-µm-SiGe-BiCMOS-Technologie des IHP ist mit 300-GHz-HBTs ein bedeutender Schritt auf dem Weg zu höheren Arbeitsfrequenzen und geringerem Leistungs- und Flächenbedarf für komplexe Schaltungen und Systeme. The institute`s new 0.13 µm SiGe BiCMOS technology with 300 GHz HBTs is an important step towards higher working frequencies, smaller required areas and less power dissipation for complex circuits and systems. Langfristig sind es für das IHP wichtige Ziele, siliziumbasierte Bauelemente und Systeme mit Arbeitsfrequenzen bis zum Terahertz-Bereich sowie in Silizium integrierte Lösungen für die optische Datenübertragung zu entwickeln. Die kostengünstige Erzeugung von Terahertz-Strahlung ist sowohl Grundlage für drahtlose Kommunikationssysteme mit höchsten Datenraten als auch für bildgebende Anwendungen auf attraktiven Gebieten wie Sicherheit, Materialanalyse, Biologie und Medizin. Zur Anschaffung der dazu notwendigen Forschungsausrüstungen konnten für die kommenden drei Jahre zusätzliche EU-Mittel (EFRE) in Höhe von 22,5 Mio. eingeworben werden. Die Drittmitteleinnahmen des Institutes überstiegen im Jahr 2007 erstmals 8 Mio.. Durch die zusätzlichen Projekte konnte die Anzahl der am Institut tätigen Mitarbeiter auf 220 wachsen. An dieser Stelle möchten wir unseren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ganz herzlich für ihre engagierte Arbeit danken. Ebenso danken wir der Brandenburgischen Landesregierung und der Bundesregierung für die außerordentliche Unterstützung unserer Arbeiten. In diesem Bericht finden Sie eine Auswahl interessanter Forschungsergebnisse des Jahres 2007. Important long-term goals for IHP are silicon based devices and systems with working frequencies up to the terahertz range as well as integrated solutions in silicon for optical data transmission. The cost-effective generation of terahertz radiation is a basis for wireless communication systems with highest performance as well as for imaging applications in promising areas such as security, analysis of materials, biology and medicine. For the investment in the research equipment needed for these applications an additional European EFRE funding of 22.5 million euros was procured for the next three years. In 2007 the third party funding exceeded 8 million euros for the first time. With these additional projects the number of IHP employees grew to 220. At this point we would like to express our sincere thanks to our staff for their committed work. We are also grateful to the regional government of Brandenburg and the federal government for the extraordinary support of our research. In this report you will find a selection of interesting results of our research in 2007. Wolfgang Mehr Wiss.-Techn. Geschäftsführer Manfred Stöcker Adm. Geschäftsführer A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S C o n t e n t s Contents A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
I n h a l t S V E R Z E I C H N I S C o n t e n t s Vorwort 2 Foreword Aufsichtsrat 6 Supervisory Board Wissenschaftlicher Beirat 7 Scientific Advisory Board Das IHP auf einen Blick 8 IHP in a Nutshell Forschung des IHP 10 IHP s Research Das Jahr 2007 16 Update 2007 Ausgewählte Projekte 28 Selected Projects Gemeinsame Labore 72 Joint Labs Zusammenarbeit und Partner 78 Collaboration and Partners Gastwissenschaftler und Seminare 82 Guest Scientists and Seminars Publikationen 86 Publications Angebote und Leistungen 124 Deliverables and Services Wegbeschreibung zum IHP 132 Directions to IHP A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
A u f s i c h t s r a t S u p e r v i s o r y B o a r d Aufsichtsrat Konstanze Pistor Vorsitzende (bis 09. April 2007) Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur Land Brandenburg MinR Brigitte Klotz Vorsitzende (seit 10. April 2007) Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur Land Brandenburg RD Dr. Volkmar Dietz Stellvertretender Vorsitzender Bundesministerium für Bildung und Forschung Dr.-Ing. Peter Draheim Philips GmbH, Hamburg Dr. Gunter Fischer IHP GmbH (seit 01. Oktober 2007) Prof. Dr. Helmut Gabriel Freie Universität Berlin Dr. Eckhard Grass IHP GmbH (bis 30. September 2007) Norbert Quinkert Quinkert Herbold Fischer Executive Search GmbH, Frankfurt am Main (bis 19. April 2007) Dr. Harald Richter IHP GmbH Prof. Dr. Ernst Sigmund Brandenburgische Technische Universität Cottbus MinR Gerhard Wittmer Ministerium der Finanzen Land Brandenburg Supervisory Board Konstanze Pistor Chair (until April 09, 2007) Ministry of Science, Research and Culture State of Brandenburg MinR Brigitte Klotz Chair (since April 10, 2007) Ministry of Science, Research and Culture State of Brandenburg RD Dr. Volkmar Dietz Deputy Chair Federal Ministry of Education and Research Dr.-Ing. Peter Draheim Philips GmbH, Hamburg Dr. Gunter Fischer IHP GmbH (since October 01, 2007) Prof. Helmut Gabriel Freie Universität Berlin Dr. Eckhard Grass IHP GmbH (until September 30, 2007) Norbert Quinkert Quinkert Herbold Fischer Executive Search GmbH, Frankfurt am Main (until April 19, 2007) Dr. Harald Richter IHP GmbH Prof. Ernst Sigmund Brandenburg Technical University, Cottbus MinR Gerhard Wittmer Ministry of Finance State of Brandenburg 6 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
W i s s e n s c h a f t l i c h e r B e i r a t S c i e n t i f i c A d v i s o r y B O A R D Wissenschaftlicher Beirat Prof. Dr. Hermann G. Grimmeiss Vorsitzender Department of Solid State Physics University of Lund, Schweden Dr. Jürgen Arndt Stellvertretender Vorsitzender Prof. Dr. Ignaz Eisele Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Universität der Bundeswehr München Prof. Dr. Christian Enz CSEM SA, Neuchatel, Schweiz Prof. Dr. Michael Hoffmann Institut für Mikrowellentechnik Universität Ulm Prof. Dr. Ulrich Rohde (bis 31. Juli 2007) Synergy Microwave Corporation, USA Dr. Josef Winnerl Infineon Technologies AG, München Scientific Advisory Board Prof. Hermann G. Grimmeiss Chair Department of Solid State Physics University of Lund, Sweden Dr. Jürgen Arndt Deputy Prof. Ignaz Eisele Department of Electrical Engineering and Information Technology University of the Bundeswehr Munich Prof. Christian Enz CSEM SA, Neuchatel, Switzerland Prof. Michael Hoffmann Institute of Microwave Techniques University of Ulm Prof. Ulrich Rohde (until July 31, 2007) Synergy Microwave Corporation, USA Dr. Josef Winnerl Infineon Technologies AG, Munich Leitung Prof. Dr. Wolfgang Mehr Wissenschaftlich-Technischer Geschäftsführer Manfred Stöcker Administrativer Geschäftsführer Management Prof. Wolfgang Mehr Director Manfred Stöcker Administrative Director A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7 7
D a s I H P a u f e i n e n B l i c k I H P i n a N u t s h e l l IHP in a Nutshell 8 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
D a s I H P a u f e i n e n B l i c k I H P i n a N u t s h e l l Das Institut - Gegründet 1983; 1991 Neugründung aus einem früheren Akademieinstitut mit langjähriger Erfahrung in der Mikroelektronik auf Silizium- Basis - 220 Mitarbeiter aus 16 Ländern - Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft Aufgabe - Wirkung als Europäisches Forschungs- und Innovationszentrum für drahtlose Kommunikationstechnologien - Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen und europäischen Mikroelektronik- und Kommunikationsforschung - Erhöhung der Attraktivität der Region als Hochtechnologiestandort Strategie - Konzentration auf Si-basierte Systeme, Höchstfrequenz-Schaltungen und -Technologien für die drahtlose und Breitbandkommunikation - Erarbeitung zukunftsorientierter Technologien, Schaltkreise und Systeme bis zu Prototypen Infrastruktur - Vollständige Innovations-Kette vom Material bis zu Systemen, einschließlich Pilotlinie mit 0,25 und 0,13 µm-bicmos-technologien Kompetenzen - Systeme für die drahtlose Kommunikation - HF-Schaltkreisentwurf - Erweiterung von Silizium-CMOS-Technologien für neue Funktionen - Materialien für die Mikro- und Nanoelektronik The Institute - Founded in 1983; re-established in 1991 as a successor institution to the former institute of the East German Academy with extensive experience in silicon microelectronics - 220 employees from 16 countries - Member of the Leibniz Association Mission - to act as a European Research and Innovation Center for wireless communication technologies - to strengthen the competitive position of the German and European microelectronic and communication research - to enhance the attractiveness of the region as a location for high technology Strategy - to focus on silicon-based systems, highfrequency circuits and technologies for wireless and broadband communications - Development of future-oriented technologies, circuits and systems up to prototypes Facilities - Complete innovation chain from materials to systems, including a pilot line with 0.25 and 0.13 µm BiCMOS technologies Competencies - Systems for wireless communication - RF circuit design - extension of silicon CMOS technologies for new functionalities - Materials for micro- and nanoelectronics A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
F o r s c h u n g d e s I H P I H P s R e s e a r c h IHP s Research 10 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
F o r s c h u n g d e s I H P I H P s R e s e a r c h Das IHP konzentriert sich auf die Erforschung und Entwicklung von Si-basierten Systemen, Höchstfrequenz- Schaltungen und -Technologien für die drahtlose und Breitbandkommunikation. Dabei arbeitet das Institut an den folgenden drei eng miteinander verbundenen Forschungsprogrammen: 1. Drahtloses Internet: Systeme und Anwendungen, 2. Technologieplattform für drahtlose und Breitbandkommunikation, 3. Materialien für die Mikro- und Nanoelektronik. Die Forschungsprogramme nutzen die besonderen Möglichkeiten des IHP. So verfügt das IHP über eine Pilotlinie für technologische Forschungen und Entwicklungen. Eine weitere Besonderheit ist das vertikale Forschungskonzept des IHP unter Nutzung der zusammenhängenden und aufeinander abgestimmten Kompetenzen des Institutes auf den Gebieten Systementwicklung, Schaltungsentwurf, Technologie und Materialforschung. Die Forschung des IHP setzt auf die typischen Stärken eines Leibniz-Instituts: Sie ist charakterisiert durch eine langfristige, komplexe Arbeit, die Grundlagenforschung mit anwendungsorientierter Forschung verbindet. Die Realisierung der Forschungsprogramme erfolgt mit Hilfe eines regelmäßig aktualisierten Portfolios von Projekten auf Basis einer mittelfristigen Roadmap. Die Aktualisierung geschieht aufgrund inhaltlicher Erfordernisse sowie der Möglichkeiten für Kooperationen und Finanzierung. Drittmittelprojekte werden im Einklang mit den strategischen Zielen des IHP eingeworben. Im Folgenden werden wesentliche Zielstellungen der Forschungsprogramme des IHP beschrieben. IHP is focused on the research and development of silicon-based systems, high-frequency circuits and technologies for wireless and broadband communication. The institute is working on the following three closely connected research programs: 1. Wireless Internet: Systems and Applications, 2. Technology Platform for Wireless and Broadband Communication, 3. Materials for Micro- and Nanoelectronics. The research programs make use of the special opportunities provided by the IHP. For instance the institute has a pilot line for research and technological developments. An additional feature is the IHP s vertical research concept employing the associated and harmonized competencies of the institute in the fields of system development, circuit design, technology and materials research. The research of the IHP is based on the typical strengths of a Leibniz Institute: It is dominated by long-term, complex efforts which connect basic research with application-oriented research. The realization of the research programs is accomplished utilizing a project portfolio based on a mediumterm roadmap. The project portfolio is regularly updated according to content requirements as well as through opportunities for cooperations and outside funding. Grant projects are acquired in accordance with the strategic goals of IHP. Significant goals of IHP s research programs are specified below. A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7 11
F o r s c h u n g d e s I H P I H P s R e s e a r c h Drahtloses Internet: Systeme und Anwendungen In diesem Programm werden komplexe Systeme für die drahtlose Kommunikation in Form von Prototypen und Anwendungen untersucht und entwickelt. Ziel sind Hardware/Software-Systemlösungen auf hochintegrierten Single-Chips. Der vertikale Forschungsansatz zeigt sich auch in der Architektur der erarbeiteten Systeme. Im Wesentlichen wird die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Schichten optimiert und eine vertikale Migration semantischer Elemente realisiert. Die drei Hauptforschungsrichtungen sind Systeme mit hoher Performance, Systeme mit geringem Energieverbrauch und Middleware für kontextabhängige drahtlose Internetanwendungen. Für drahtlose Systeme mit hoher Performance ist es das Ziel, alle Funktionen eines drahtlosen PDA auf einem Chip zu integrieren. Dabei sollen Datenraten bis über 2 Gbps bei Trägerfrequenzen bis zu 60 GHz erreicht werden. Weiterführende Arbeiten hin zu Datenraten bis 100 Gbps und Trägerfrequenzen bis 300 GHz werden im Grundlagenbereich dieses Forschungsprogramms vorbereitet. Ein weiteres wichtiges Forschungsthema ist die Quality of Service im Hochlastbereich, da bei zunehmender Nutzung drahtloser Technologien Zugriffskonflikte nicht zu vermeiden sind. Für die glasfasergestützte Breitbandkommunikation werden elektronische Komponenten für Glasfasersysteme mit Datenraten bis über 100 Gbps pro Laser-Wellenlänge entwickelt. Beispiele dafür sind extrem breitbandige Verstärker, A/D- und D/A-Wandler, schnelle Logik sowie gemischt analog/digitale Signalverarbeitung in Echtzeit. Wireless Internet: Systems and Applications This program investigates and develops complex systems for wireless communication as prototypes and applications with the objective of finding solutions for hardware / software systems on highly integrated single chips. The vertical research approach is also reflected in the architecture of the addressed systems. Basically, inter-layer interaction is optimized and a vertical migration of semantic elements is performed. The three major directions of research are systems with high performance, systems with low power consumption and middleware for context sensitive wireless internet applications. The goal for high-performance wireless systems is to integrate all functionalities of a wireless PDA on a single chip. The target is to achieve a data rate exceeding 2 Gbps at carrier frequencies of up to 60 GHz. Continuing activities towards data rates up to 100 Gbps and carrier frequencies up to 300 GHz will be carried out in the basic area of this research program. Quality of Service in the high load region is an additional important research field, because the increasing use of wireless technologies will inevitably result in growing conflicts of access. Electronic components for fiber-optical broadband communication systems with data rates up to > 100 Gbps per Laser wavelength will be developed. Examples are extremely broadbanded amplifiers, A/Dand D/A-converters as well as fast logic and real-time analog/digital signal processing. 12 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
F o r s c h u n g d e s I H P I H P s R e s e a r c h Die Forschung zu Systemen mit geringem Energieverbrauch hat zum Ziel, Sensornetze auf Basis hochintegrierter Chips zu realisieren. Typische Anwendungen dafür sind Body-Area-Netze für medizinische Anwendungen oder im Wellness-Bereich. In diesem Zusammenhang werden neue Netzarchitekturen, verteilte, ressourcenarme Middlewareansätze, neue energieeffiziente Medienzugriffsprotokolle sowie energieeffiziente Transceiver erforscht und realisiert. UWB-Technologien sind Beispiele für Kommunikation im Nahbereich und Anwendungen mit hohen Ortsauflösungseigenschaften. Andere Funklösungen im Bereich Sensornetze sind PSSS (Parallel Sequence Spread Spectrum)-basierte Ansätze, die sich durch besonders hohe Bandbreiteneffizienz auszeichnen. Die Forschung zu kontextabhängigen Middleware-Systemen betrifft insbesondere auch die Erhaltung der Privatsphäre und die Sicherheit bei der Nutzung mobiler Endgeräte. Darüber hinaus wird die symmetrische bzw. asymmetrische Verteilung von Ressourcen zwischen Endgeräten und Servern im Gesamtsystem untersucht. The research on systems with low energy consumption is directed towards sensor networks on single chips. Typical applications are body-area networks for health care or wellness. In this context new network architectures, distributed low resource middleware concepts, new energy efficient protocols for medium access as well as energy efficient transceivers are investigated and realised. UWB technologies are examples for short-range communication as well as applications requiring high spatial resolution. Other radio-based solutions for sensor networks are PSSS (Parallel Sequence Spread Spectrum) based approaches, distinguished by exceptionally high bandwidth efficiency. Research in context-sensitive middleware systems especially addresses privacy and security matters in using mobile devices. Moreover, the symmetrical and asymmetrical resource distribution between client and server parts of the overall system is investigated. A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7 13
F o r s c h u n g d e s I H P I H P s R e s e a r c h Technologieplattform für drahtlose und Breitbandkommunikation In diesem Programm werden Technologien (insbesondere BiCMOS-Technologien) mit zusätzlichen Funktionen durch die modulare Erweiterung industrieller CMOS- Technologien entwickelt. Die Schwerpunkte in diesem Programm sind Technologien mit hoher Performance, kostengünstige Technologien für System-on-Chip, sowie die Sicherung des Zugriffs interner und externer Designer auf die Technologien des IHP. Die Forschung in Richtung Technologien hoher Performance zielt auf extrem schnelle SiGe HBTs, einschließlich komplementärer Bauelemente und neuer Bauelementekonzepte für Anwendungen bei Frequenzen bis > 100 GHz. Zielstellung der Forschung für kostengünstige Technologien ist es, BiCMOS-Technologien mit ausreichender Performance und geringen Fertigungskosten zu entwickeln sowie darin zusätzliche Module wie HF-LDMOS, Flash und passive Bauelemente zu integrieren. Die 0,25-µm-BiCMOS-Technologien des IHP sind europaund weltweit für Designer nutzbar. Eine neue 0,13-µm- BiCMOS-Technologie ist ab 2008 zusätzlich verfügbar. Ein Zeitplan für die entsprechenden technologischen Durchläufe in der Pilotlinie in Frankfurt (Oder) ist über die Internetadresse des IHP einsehbar. Technology Platform for Wireless and Broadband Communication The goal of this program is to develop value-added technologies, preferably BiCMOS technologies, by the modular extension of industrial CMOS. The focal points in this program are technologies with high performance, low-cost technologies for system-on-chip, and the provision of technology access for internal and external designers. The research towards high-performance technologies targets ultrafast SiGe HBTs, including complementary devices and new device concepts, for applications at frequencies of up to > 100 GHz. The aim of the research for low-cost technologies is to develop BiCMOS technologies with ample performance and low manufacturing costs and to integrate additional modules such as RF LDMOS, Flash and passive devices. IHP s 0.25 µm BiCMOS technologies are available for designers in Europe and throughout the world. An additional 0.13 µm SiGe BiCMOS technology is available from 2008. A schedule for technological runs in the pilot line in Frankfurt (Oder) can be found via IHP`s internet address. 14 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
F o r s c h u n g d e s I H P I H P s R e s e a r c h Materialien für die Mikro- und Nanoelektronik Die Materialforschung am IHP hat die Integration neuer Materialien in gegenwärtige und zukünftige Technologien zum Ziel, um so verbesserte, zusätzliche oder neuartige Funktionalitäten zu erreichen. Darüber hinaus werden Grundlagen für neue Forschungsgebiete am IHP geschaffen. Gegenstand der Arbeiten sind neue Hoch-k-Dielektrika sowie die Erforschung neuer Prinzipien für Hochleistungs-Schaltkreise unter Nutzung von Nanostrukturen bzw. optischer Datenübertragung. Die letztgenannten Arbeiten werden in einem Gemeinsamen Labor mit der BTU Cottbus durchgeführt. Aktuelle Schwerpunkte der Arbeiten zu neuen Hochk-Dielektrika sind binäre und ternäre Legierungen für zukünftige Anwendungen in MIM-Kondensatoren, Speichern und Transistoren sowie als Epitaxievermittler für globale hochwertige heteroepitaktische Halbleiterschichten (Halbleiter-Isolator-Halbleiter-Schichtstapel). Weiterhin werden neue Materialien für akustische Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter) und für nichtflüchtige Speicher (NVM-Speicher) bewertet. Gegenstand der Arbeiten im Gemeinsamen Labor mit der BTU Cottbus ist die Si-Materialforschung. Dabei sollen die Eigenschaften des Si-Materials maßgeschneidert werden, um neue Anwendungen zu ermöglichen und um bestehende Anwendungen zu verbessern. Schwerpunkte sind die grundlagenorientierte Vorlaufforschung zu Si-basierten Lichtemittern für die optische Datenübertragung, zum Defect Engineering für zukünftige Si-Wafer, zum Bandstrukturdesign und Ladungsträgertransport in Si-basierten Quantenstrukturen und zur Beherrschung der elektrischen Eigenschaften von Kristalldefekten in Solar-Si. Materials for Micro- and Nanoelectronics Materials research at IHP targets the integration of new materials into current and future technologies to achieve additional, better or innovative functionalities. It also gears towards the preparation of new research fields at the institute. Subject of the research are new high-k dielectrics and the research of new concepts for high-performance circuits using nanostructures or optical data transmission. The latter work is done at the Joint Lab IHP/ BTU Cottbus. Current focal points of the activities with high-k dielectrics are binary and ternary alloys for future applications in MIM capacitors, memories and transistors as well as for epitaxy mediation for global high quality heteroepitactical semiconductor layers (silicon-insulator-silicon stacks). Additionally, new materials for SAW filters and non-volatile memories are evaluated. Silicon materials research is the subject matter of the Joint Lab IHP / BTU. Silicon properties are tailored to enable new applications and to improve existing ones. Focuses are initial basic research for Si-based light emitters for optical data transmission, defect engineering for future silicon wafers, band structure design and charge carrier transport in Si-based quantum structures, and the control of electrical properties of crystal defects in solar silicon. A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7 15
D a s J a h r 2 0 0 7 U p d a t e 2 0 0 7 Update 2007 16 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
D a s J a h r 2 0 0 7 U p d a t e 2 0 0 7 Das Jahr 2007 Die mittelfristige Forschungsstrategie des Institutes wurde im Jahr 2007 weiterentwickelt. Ein Kernziel sind dabei schnelle siliziumbasierte Technologien, um neue Anwendungen wie Datenraten bis zu 100 Gbps drahtlos, bildgebende Terahertz-Anwendungen oder extrem schnelle Datenübertragung in oder zwischen Schaltkreisen kostengünstig möglich zu machen. Deshalb ist die Realisierung wesentlich höherer Arbeitsfrequenzen im THz-Bereich bzw. bei optischen Frequenzen eine zentrale Aufgabe. Schritte dazu sind die Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Heterobipolar-Transistoren bis an die Grenze des Realisierbaren, die Integration neuartiger Bauelemente sowie die Erarbeitung optischer Übertragungs-Technologien für die Integration von Lichtemittern, Modulatoren, Lichtleitern, und Empfängern in Silizium. Der Realisierung der strategischen Ziele dient auch die weitere Vernetzung des IHP mit regionalen Hochschulen. Es wurden gemeinsame Berufungen mit der TU Berlin, der BTU Cottbus und der TFH Wildau ausgeschrieben. Dr. Peter Langendörfer wurde zum Honorarprofessor der BTU Cottbus ernannt. Zusätzlich zu den existierenden gemeinsamen Laboren mit der BTU Cottbus und der TFH Wildau wurde die Gründung gemeinsamer Labore mit der TU Berlin und der Humboldt-Universität zu Berlin vorbereitet. Das IHP führte 2007 wieder mehrere wissenschaftliche Veranstaltungen in Frankfurt (Oder) durch. Beispiele dafür sind das IHP-Symposium Fortschritte der Fotovoltaik am 18. April, der Workshop Neue Entwicklungen in Röntgendiffraktometrie und -topographie am 24. April, die 6. Internationale Sommerschule vom 28. August. bis zum 01. September sowie der 6. Workshop High-Performance SiGe BiCMOS am 10. September. Erstmals konnten im Jahr 2007 mehr als 8 Mio. Euro Drittmittel eingeworben werden. So wurden bereits im ersten Call des 7. EU-Forschungsrahmenprogramms durch das IHP und dessen Partner vier Projekte gewonnen. Für die Jahre 2008 bis 2010 sind 22,5 Mio. Euro EFRE-Mittel (EU-Anteil) für Investitionen in Forschungsausrüstungen bestätigt. Update 2007 The institute s medium-term research strategy was further developed in 2007. A core target is faster silicon based technologies to enable solutions for new applications such as up to 100 Gbps wireless, imaging Terahertz applications or very high data-rate transmission in or between circuits. Therefore, the realisation of considerably higher working frequencies of devices in the THz range and at optical frequencies is a central task. Steps in this direction are the increasing of the performance of HBTs to the limits, the integration of new device types as well as the development of optical technologies for the integration of light emitters, modulators, wave guides and receivers in silicon. The continuing networking of the IHP with regional universities also serves the strategic goals. There were joint appointments with the TU Berlin, the BTU Cottbus and the TFH Wildau advertised. Dr. Peter Langendörfer was appointed Honorary Professor of BTU Cottbus. In addition to the existing joint laboratories with the BTU Cottbus and the TFH Wildau the foundation of additional joint laboratories with the TU Berlin and the Humboldt University Berlin is arranged. In 2007, the IHP again organized several scientific events in Frankfurt (Oder). Examples are the IHP Symposium Advances in Photovoltaics on April 18, the workshop New Developments in X-ray Diffraction and Topographie on April 24, the 6 th International Summer School from August 28 until September 01 and the 6 th workshop on High-Performance SiGe BiC- MOS on September 10. For the first time the IHP received more than 8 million euros third-party funds in 2007. Already in the first call of the 7 th EU Research Framework Programme the IHP and its partners won four projects. For the years 2008 to 2010 are 22.5 million euros ERDF (EU share) for investment in IHP`s research equipment confirmed. A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7 17
D a s J a h r 2 0 0 7 U p d a t e 2 0 0 7 Am 29. und 30. November fand im Rahmen der Evaluierung des IHP durch den Senat der Leibniz-Gemeinschaft der Besuch des Institutes durch die Bewertungsgruppe statt. Wissenschaftliche Ergebnisse Drahtloses Internet: Systeme und Anwendungen Die Ergebnisse dieses Forschungsprogramms wurden insbesondere durch die Abteilungen System Design und Circuit Design unter Nutzung der Ergebnisse anderer Abteilungen erarbeitet. Schwerpunkte sind Si-basierte Schaltungen und Systeme mit extrem hohen Leistungsparametern als Schlüssel für neue Anwendungen. Beispiele für Ergebnisse im Jahr 2007 sind: 1. Integrierte Lösungen für Systeme zur drahtlosen Kommunikation mit sehr hohen Datenraten Im Rahmen des Projektes WIGWAM wurde im Juni 2007 ein vollständiger Demonstrator eines 60- GHz-Übertragungssystems realisiert und auf dem Statusseminar des BMBF demonstriert. Sowohl die darin enthaltenen 60-GHz-Schaltungen als auch die 5-GHz-Schaltungen für die Zwischenfrequenz-Bearbeitungen arbeiteten wie spezifiziert. Das Basisband wurde vollständig realisiert und auf FPGA-Boards mit dem HF-Frontend integriert. Das Projekt WIGWAM wurde erfolgreich abgeschlossen. Die Arbeiten werden im Rahmen des neuen, durch das BMBF geförderten und vom IHP koordinierten Projektes EASY-A fortgesetzt. Die Zielstellung liegt hier mit einer Übertragungsrate von 10 Gbps wesentlich höher als beim Projekt WIGWAM. 2. Benchmark-Schaltkreise In diesem Projekt wurden neue Schaltungen und Komponenten als Bausteine für zukünftige Lösungen entwickelt. So wurde für die Bestimmung von Gatterverzögerungszeiten ein neuer Typ von Ringoszillatoren mit einem geringeren Einfluss von Parasitics entworfen. Slow-wave Transmission Lines wurden entwickelt In the context of the evaluation of the IHP by the Senate of the Leibniz Association the assessment group visited the institute November 29-30. Scientific Results Wireless Internet: Systems and Applications The results of this research program were obtained in particular by the departments System Design and Circuit Design using also the results from other departments. Emphasis here is on circuits and systems with extremely high performance parameters as keys for new application fields. Examples of results in 2007 are: 1. Integrated solutions for wireless communication systems with very high data rates A complete 60 GHz communication system was realized within the project WIGWAM and demonstrated in June 2007 at the status seminar of the BMBF. The 60 GHz circuits as well as the 5 GHz circuits for intermediate frequencies are working as specified. The base band was implemented completely and integrated with the RF frontend on FPGA boards. The project WIGWAM was finished successfully. The developments will be continued within the new project EASY-A, which will be funded by the BMBF and coordinated by the IHP. The target of this project is a data rate of 10 Gbps, much higher than in the project WIGWAM. 2. Benchmarking circuits New circuits and components as parts of future solutions were developed in this project. For example, a new type of ring oscillators with lower parasitics was designed for the determination of gate delays. Slow-wave transmission lines were developed and tested. Low-noise amplifier for frequencies between 18 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
D a s J a h r 2 0 0 7 U p d a t e 2 0 0 7 und erprobt. Rauscharme Verstärker für Frequenzen zwischen 90 und 120 GHz wurden realisiert. 90 and 120 GHz were realized. 3. Schnelle A/D- und D/A-Umsetzer In einem IHP-internen Projekt wurde ein schneller A/ D-Umsetzer mit 4 Bit Auflösung, 12 GSps und 4 GHz ERBW (Effective Resolution Bandwidth) realisiert. Außerdem konnte ein D/A-Umsetzer mit 4 Bit Auflösung, 30 GSps und 3,8 GHz ERBW realisiert werden. Es ist der derzeit zweitschnellste D/A-Umsetzer der Welt mit einer Figure of Merit von 0,95 pj. 4. Schaltkreise für Weltraumanwendungen Das Projekt SiMS (Hochfrequenz-SiGe-Schaltkreise für Konverter and lokale Oszillatoren) wurde erfolgreich abgeschlossen. Im Rahmen des Projektes wurden Frequenzsynthesizer bei 18,0-18,5 GHz bzw. 8,5-11,5 GHz mit geringem Phasenrauschen für die breitbandige Satellitenkommunikation entwickelt. Außerdem wurde ein 5-Bit-kontrolliertes Oszillator-Array für 8,5-11,5 GHz designed und in den Synthesizer integriert. 5. Strahlungsfeste Schaltkreise Designregeln für strahlungsfeste Schaltkreise und eine strahlungsfeste Bibliothek mit Standard- und I/O-Zellen wurde für die Technologie SGB25 entwickelt. Die Strahlungsfestigkeit einer Testschaltung wurde durch die Firma Kayser-Threde gemessen. Bis 200 krad Strahlung trat bei NMOS-, PMOS- und pnp- Bauelementen keine Degradation auf. Ebenso wurde kein Latchup festgestellt. 6. Automatisierter Entwurf von BiCMOS CML-Logik-Schaltungen In Zusammenarbeit mit der Humboldt-Universität Berlin wurden Software-Tools zur automatischen Synthese und Optimierung von schneller Logik in BiCMOS CML-Technik (Current-Mode-Logik) auf Basis der Entwurfs-Software Synopsys entwickelt. Die Software-Umgebung ermöglicht die Optimierung und Co-Simulation von CML- und CMOS-Logik und wird für den Entwurf schneller digitaler Systeme eingesetzt. 3. Fast A/D- and D/A-converters A fast A/D-converter with a resolution of 4 bit, 12 GSps and 4 GHz ERBW (Effective Resolution Bandwidth) was realised in an internal IHP project. In addition, a D/A-converter with a resolution of 4 bit, 30 GSps and 3.8 GHz ERBW was realised. It is now the second fastest D/A-converter in the world showing a figure of merit of 0.95 pj. 4. Circuits for space applications The project SiMS (High-frequency SiGe MMICs for Converter and Local Oscillators) was completed successfully. Low phase-noise frequency synthesizers for broadband satellite communication at 18.0-18.5 GHz and 8.5-11.5 GHz, respectively were developed in the project. In addition, a 5-bit-controlled oscillator array for 8.5-11.5 GHz was designed and integrated in the synthesizer. 5. Radiation-hard circuits Design rules for radiation hard circuits as well as a radiation hard library with standard- and I/O cells were developed for the technology SGB25. The radiation hardness of a test circuit was measured by the company Kayser-Threde. No degradation was observed at NMOS-, PMOS- and pnp-devices up to a radiation of 200 krad. Also no latchup was observed. 6. Design automation for BiCMOS CML logic circuits Software tools for the automated synthesis and optimisation of fast logic in BiCMOS CML technique (Current Mode Logic) technique based on the design software Synopsys were developed together with the Humboldt University Berlin. The software environment enables the optimisation and co-simulation of CML- and CMOS logic and will be used for the design of fast digital systems. A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7 19
D a s J a h r 2 0 0 7 U p d a t e 2 0 0 7 7. Modulare Prozessor-Bibliothek Die strahlungsfeste Bibliothek des IHP wurde als erstes für einen fehlertoleranten LEON3-FT-Prozessor eingesetzt. Ein Testschaltkreis für ein verbessertes Powermanagement, beispielsweise in drahtlosen Sensornetzen, wurde entworfen. Hierbei wird ein Clock- und/oder Powergating in Abhängigkeit von der Systemaktivität verwendet. Ein Speicher-Generator wurde zusammen mit der Firma Genesys entworfen und getestet. 7. Modular processor library IHP`s radiation-hard library was first used in a fault-tolerant LEON3 FT processor. A test circuit for an improved power management, e.g. in wireless sensor networks, was designed. Depending on the activity of the system, a clockand / or power gating is used in this design. In cooperation with the company Genesys, a memory generator was designed and tested. 8. Home Media Plattform und Netzwerke Forschungsarbeiten zu drahtlosen Heimnetzen (Projekt HomePlane) wurden begonnen. Ziel ist eine einheitliche drahtlose Plattform für Home Media Anwendungen. Dabei dient der IEEE 802.11a WLAN Chipsatz des IHP als technische Basis. Realisiert werden müssen im Rahmen des Projektes die Middleware, die Sicherheitsanforderungen, ein selbstorganisierendes Netzwerk, Szenarien und Interfaces für die Nutzer, sowie eine Quality of Service über WLAN. 8. Home media platform and networks Research on wireless home networks (Project HomePlane) was started. The aim of this project is a unified wireless platform for home media applications. IHP`s IEEE 802.11a WLAN chip set is used as the technical basis. The middleware, security requirements, a self organizing network, user scenarios and user interfaces as well as quality of service over WLAN have to be realized in the project. 9. Zuverlässigkeit und Sicherheit in drahtlosen Sensornetzen Bei den im Rahmen des EU-Projektes UbiSec&Sens durchgeführten Arbeiten konnte die Systemspezifikation für die Hard- und Software fertig gestellt werden. Als Besonderheit wurde ein Middleware-Compiler (configkit) für drahtlose Sensornetze entworfen. 9. Reliability and security in wireless sensor networks The system specification for the hard- and software was realized within the European project UbiSec&Sens. A middleware-compiler (configkit) for wireless sensor networks was designed as a distinctive feature. 20 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
D a s J a h r 2 0 0 7 U p d a t e 2 0 0 7 Technologieplattform für drahtlose und Breitbandkommunikation Schwerpunkte dieses Forschungsprogramms waren im Jahr 2007 die Weiterentwicklung der 0,13-µm-BiCMOS- Technologie für die externe Nutzung 2008 und der Beginn von Arbeiten zur weiteren Frequenzerhöhung von HBTs. Technology Platform for Wireless and Broadband Communication Focal points of this research program in 2007 were the further development of the 0.13 µm BiCMOS technology for an external use from 2008 and the beginning of activities to extend the frequency limits of HBTs. 1.Entwicklung einer 0,13-µm-BiCMOS-Technologie Performance und Ausbeute der Heterobipolar-Transistoren im SG13-Prozess wurden demonstriert. Für die Transitfrequenz bzw. maximale Schwingfrequenz wurden Werte von 250 GHz bzw. 300 GHz erreicht. Eine Gatterverzögerungszeit von 3,0 ps wurde gemessen. Diese Ergebnisse wurden im Dezember 2007 bei der IEDM vorgestellt. Für Arrays mit 4k HBTs konnten Ausbeuten von 90 % erreicht werden. Erste externe Durchläufe als Early Access für externe Nutzer sind für die Technologie SG13B ab August 2008 vorgesehen. 1. Development of a 0.13 µm BiCMOS technology Performance and yield of the heterobipolar transistors in the SG13-process were demonstrated. Values of 250 GHz and 300 GHz were reached for the transit frequency and the maximum oscillation frequency. A gate delay of 3.0 ps was determined. These results were presented at the IEDM in December 2007. A yield of 90% was obtained for arrays with 4k HBTs. First runs of the technology SG13B are planned for external users in August 2008. 2. Entwicklung von SiGe-HBTs höchster Frequenzen (THz) Für die IHP-Strategie spielen die Entwicklung und Integration von Bauelementen höchster Performance eine zentrale Rolle. Die Erforschung der Frequenzgrenzen für SiGe-HBTs ist dabei neben der Erarbeitung grundsätzlich neuer Bauelementekonzepte eine Kernaufgabe. Innerhalb des 2008 beginnenden EU-Projektes DOTFIVE wird das IHP an der Entwicklung von HBTs mit einer Grenzfrequenz von 0,5 THz arbeiten. 2. Development of SiGe HBTs with highest frequencies (THz) Development and integration of devices with highest performance play a central role in the IHP strategy. The study of the frequency limits of SiGe HBTs is in addition to developing fundamentally new device concepts a core task. Within the European project DOTFIVE, starting in 2008, the IHP will develop HBTs with a cutoff frequency of 0.5 THz. 3. Neue komplementäre LDMOS für 0,25 µm BiCMOS Neue komplementäre LDMOS mit guter Langzeit- Driftstabilität und nur geringem zusätzlichem Aufwand im Vergleich zur Standard BiCMOS wurden entwickelt. Es wurden Werte von f max = 41/9 GHz für Hochvolt n-/p-ldmos und f max =50/23 GHz für HF n-/p-ldmos erreicht. 3. New complementary LDMOS for 0.25 µm BiCMOS New complementary LDMOS with sufficient longterm drift stability and low additional complexity compared to standard BiCMOS were developed. Values of f max =41/9 GHz and f max =50/23 GHz were reached for high voltage and RF n-/p-ldmos respectively. A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7 21
D a s J a h r 2 0 0 7 U p d a t e 2 0 0 7 4. Weltweite Nutzung der IHP-Technologien durch Shuttle-Service Die regelmäßigen Technologie-Shuttles am IHP ermöglichen auch Industriepartnern, Hochschulen und anderen Forschungseinrichtungen die Präparation innovativer Entwicklungsmuster und Prototypen. Die Zahl aktiver Nutzer stieg im Jahr 2007 weiter. 5. Projekt KOKON In diesem BMBF-Verbundprojekt testeten deutsche Automobilhersteller und die Halbleiterindustrie gemeinsam die Integration und Zuverlässigkeit von Silizium-Millimeterwellen-Schaltkreisen (MMIC) für die Anwendung als Radar-Sende/Empfangseinheit (Anti-Kollisions-Radar, Nahbereichs-Radar) im Frequenzbereich 76-81 GHz. Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen. Die Spezifikationen und die Zuverlässigkeit wurden erreicht. Der Einsatz von SiGe anstelle von GaAs ist möglich. 4. Worldwide use of the IHP technologies by the MPW and Prototyping Service The regular IHP technology shuttles also allow universities, research institutions and industrial partners to prepare innovative development samples and prototypes. The number of active users further increased in 2007. 5. Project KOKON In this BMBF funded cooperation project German automobile producers and the semiconductor industry were jointly testing the integration and reliability of Si millimeter wave integrated circuits (MMIC) for application as radar transmitter / receiver units (anti-collision-radar, short-range-radar) in the frequency range 76 81 GHz. The project was finished successfully. The use of SiGe instead of GaAs is possible. 22 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7
D a s J a h r 2 0 0 7 U p d a t e 2 0 0 7 Materialien für die Mikro- und Nanoelektronik (einschließlich Gemeinsame Labore) Ein Schwerpunkt der Materialforschung waren neue Hoch-k-Dielektrika für spezifische Anwendungen. An den Gemeinsamen Laboren mit der BTU Cottbus bzw. der TFH Wildau wurde an Si-basierten Lichtemittern und Quantenbauelementen bzw. an neuen Bauelementekonzepten gearbeitet. Materials for Micro- and Nanoelectronics (including Joint Labs) A major focus of the materials research was Highk-Isolators for specific applications. Silicon-based light emitters, quantum devices and new device concepts were the focuses in the Joint Labs with the BTU Cottbus and the UAS Wildau. 1. Globale Heteroepitaxie edler Schichten Zielstellung ist die Untersuchung von heteroepitaktischen Halbleiterschichten auf Si-Substraten für die Leistungssteigerung bzw. für die Realisierung zusätzlicher Funktionalitäten. Gearbeitet wird an epitaktischen Germaniumschichten auf Si(111), die über gitter-fehlangepasste praseodymbasierte Oxidpuffer, hergestellt mittels MBE und CVD, gewachsen werden. Derartige Schichten haben das Potential, auch als Integrationsplattform für GaAs zu dienen. Außerdem wird an epitaktischen Siliziumschichten über Oxidpuffern auf Si(111) gearbeitet. Ziel ist hier die Realisierung von verspanntem Silizium über Heterostrukturen. Zur Zeit ist die erreichbare Defektdichte noch ein limitierender Faktor. 1. Global hetero-epitaxy of functional layers Goal is the investigation of hetero-epitaxial semiconductor layers on Si substrates for an improved performance or for additional functionalities. Epitaxial germanium-layers on Si(111), grown on latticemismatched praseodymium-based oxide buffers, deposited by MBE or CVD, are investigated. Such layers have the potential to become also an integration platform for GaAs. An additional research topic are epitaxial silicon layers on oxide buffers on Si(111). The goal is to realize stressed silicon layers through heterostructures. The achievable defect density is still a limiting factor. 2. Neue Dielektrika für DRAMs Die im Rahmen des BMBF-Projektes MEGA EPOS durchgeführten Arbeiten haben die Entwicklung dielektrischer Materialien für hochskalierte DRAM- Kapazitäten (Dynamic Random Access Memories) zum Ziel. Erreicht werden sollen eine Dielektrizitätskonstante >30, eine Capacitance Equivalent Thickness (CET) <0,9 nm und eine Leckstromdichte <10-8 A/cm 2 bei 1 V. Gegenwärtig werden BaHfO 3 - und SrHfO 3 -Schichten mittels MBE hergestellt sowie strukturell und elektrisch bewertet. 2. New dielectrics for DRAMs The investigations in the BMBF project MEGA EPOS focus on the development of dielectric materials for scaled DRAM (Dynamic Random Access Memories) capacitances. Targets are a permittivity >30, a Capacitance Equivalent Thickness (CET) <0,9 nm and a leakage current <10-8 A/cm 2 at 1 V. At present BaHfO 3 - and SrHfO 3 -layers are grown with MBE and analyzed structurally and electrically. A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7 23
D a s J a h r 2 0 0 7 U p d a t e 2 0 0 7 3. Neue Dielektrika für MIMs Im Fokus der Arbeiten stehen neue Hoch-k-Dielektrika für Anwendungen in MIM-Kondensatoren (Metall-Isolator-Metall) mit hoher Kapazitätsdichte und geringer Spannungsabhängigkeit. MIM-Kondensatoren sind wichtige passive Bauelemente in Hochfrequenz-Schaltungen und sonstigen integrierten Schaltungen. Der Ersatz der konventionellen Materialien SiO 2 und Si 3 N 4 durch Hoch-k-Dielektrika ist notwendig, um im Zuge der weiteren Miniaturisierung die Kapazitätsdichte zu erhöhen. So wurden die elektrischen Eigenschaften der mittels AVD (Atomic Vapor Deposition) gewachsenen Sr-Ta-O-Schichten in MIM-Kondensatoren untersucht. Diese Kondensatoren besitzen eine Kapazitätsdichte von 4,5 ff/µm 2 in Kombination mit einer ITRS-konformen Linearität. 3. New dielectrics for MIMs New High-k-dielectrics for applications in MIM-capacitances (Metal-Isolator-Metal) with high area capacitance and low voltage dependence are in the focus. MIM-capacitances are important passive devices in RF circuits and other integrated circuits. The conventional materials SiO 2 and Si 3 N 4 must be replaced by High-k-dielectrics in order to enhance the area capacitance for higher scaled circuits. In this context the electrical properties of Sr-Ta-O layers in MIM capacitances were investigated. These capacitances show an area capacitance of 4.5 ff/µm 2 together with a linearity in the limits described by the ITRS. 4. Integrierte SAW-Filter Ziel ist die Backend-Integration von abstimmbaren, ZnO-basierten Oberflächenwellenfiltern (SAW-Filtern) für die drahtlose Breitbandkommunikation. Dazu wurden erste ZnO-Schichten bei 400 C auf SiO 2 abgeschieden und Filter präpariert. 5. Silizium-basierte Lichtemitter Im Projekt SiLEM (Silizium Lichtemitter) arbeitet das IHP zusammen mit dem MPI für Mikrostrukturphysik Halle und der Universität Stuttgart. Ziele sind die Erhöhung der D-Band-Emission sowie ein besseres Verständnis der Physik der Lumineszenz implantationsinduzierter Defekte bei 1,5 µm Wellenlänge. Zusätzlich wurde die Verschiebung der Emissions-Wellenlänge durch den Stark-Effekt beobachtet, wodurch die Integration von Lichtemitter und Modulator in einem Bauelement möglich erscheint. 6. Bandstruktur-Design Gemeinsam mit der RWTH Aachen wurde an Multi- Quantumwells aus nanokristallinen Silizium-Schichten gearbeitet. Dabei wurde Quantum-Confinement beobachtet, wodurch sich die effektive Bandlücke bis 1,8 ev vergrößerte. 4. Integrated SAW filters Goal is the backend integration of tunable, ZnObased SAW (Surface Acoustic Wave) based filters for the wireless and broadband communication. In 2007, first ZnO-layers were deposited on SiO 2 at 400 C and filters were prepared. 5. Silicon-based light emitters In the project SiLEM (Silicon Light Emitters) the IHP collaborates with the MPI of Microstructure Physics Halle and the University Stuttgart. Goals are an increasing D-band emission and a better understanding of the physics of the luminescence of implantation induced defects at a wavelength of 1.5 µm. Additionally, a shift of the emission wavelength by the Stark-effect was observed, whereby the integration of light emitters and modulators in a device appears possible. 6. Bandstructure design Multi quantum wells consisting of nanocrystalline silicon layers were investigated in cooperation with the RWTH Aachen. At these investigations a quantum confinement was observed, increasing the effective band gap up to 1.8 ev. 24 A n n u a l R e p o r t 2 0 0 7