CMOS-kompatible Dünnschichten für integrierte thermoelektrische Bauelemente

Zwei thermoelektrische Effekte haben große praktische Bedeutung: (i) der Seebeck-Effekt, bei dem ein Temperaturunterschied entlang eines elektrischen Leiters eine elektrische Spannung generiert, und (ii) der Peltier-Effekt, nach dem ein elektrischer Strom eine Temperaturdifferenz hervorruft. Auf dieser Grundlage lassen sich Temperatursensoren (Thermoelemente, -säulen), thermoelektrische Energiegeneratoren und elektrische Kühlelemente herstellen. In jüngerer Zeit sind insbesondere halbleiterbasierte Bauelemente in den Fokus des Interesses gerückt, die sich mit mikroelektronischen Herstellungsverfahren fertigen lassen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit hier liegt auf der Untersuchung CMOS-kompatibler thermoelektrischer Materialien, mit denen sich solche Bauelemente auf der Basis von 200 mm- und 300 mm-Siliziumwafern mit Mikroelektronik-Standardtechnologien herstellen lassen. Dafür wird das Potenzial von Poly-Silizium- und Siliziumgermanium- sowie Silizid-Schichten untersucht und bewertet sowie Konzepte für deren Integration in Thermosäulen und thermoelektrische Generatoren und Kühlerstrukturen entwickelt.