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Prof. Dr. rer. nat. habil. Igor Konovalov

Welcome / News

  • PhD talk of Mr. V. Emelianov at TU Ilmenau, 4.07.2019 13:00 at Faradaybau Room F 4002
  • Oral presentation "Simple Thermionic Model of Hot Carrier Solar Cell with Semi-Infinite Energy Filtering", European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition 2019
  • Oral Session chair "1AO.3: Light Management and Spectral Conversion" during European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition 2019, Marseille, France
  • Paper "Modeling of hot carrier solar cell with semi-infinite energy filtering", Solar Energy Free download till June 08, 2019
  • Invited talk "Hot carrier solar cells" and session chair at the 5th Annual World Congress of Smart Materials
  • Member Scientific Committee at European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition 2019
  • Born in 1973 ( Kiev, Ukraine), married, one daughter and two sons

Education:

  • 1990-1995 Undergraduate study of physics at the solid-state electronics department of Shevchenko University in Kiev
  • 1995 3 months practical course at Laboratoire de Physique de la Matiere, Institute National des Sciences Appliquees de Lyon, France
  • 1995 Diploma project "Imaging of Local Forward Current Density of Multicrystalline Silicon Solar Cells by Infrared Thermography"
  • 1995 Graduation as "radio-physicist"
  • 1996 6 months work stay at Max Planck Institute for Microstructure Physics in Halle
  • 1997-2000 Thesis at Martin Luther University Halle-Wittenberg, executed at Max Planck Institute for Microstructure Physics in Halle
  • (Advisors: Dr. Habil. O. Breitenstein/Prof. U. Gösele): "Relation between electrical loss mechanisms and the structure of solar cells" ISBN 3-934366-62-7 (in German)
  • 2009 Habilitation at Leipzig University

Employment:

  • Oct.2000-June 2002 Research Scientist, Institute of Solar Technologies, Frankfurt (Oder), Germany; Study of the mechanisms of electrical loss in modern Cu-In-S solar cells (CISCuT)
  • June 2002-December 2009 Research Scientist, Wilhelm Ostwald Institute for Physical and Theoretical Chemistry, Universität Leipzig
  • Since January 2010 Professor for Photovoltaics and Semiconductor Technology, FH Jena (University of applied science)

Hobbies:

- Amateur radio operator (DF4AE): Amateurfunkstation Ernst-Abbe-Hochschule Jena, Antennenturm auf dem Dach von Haus 3 (Carl-Zeiss-Promenade 2, 07745 Jena)

  • Klubstationsleiter: Johannes Rötger DF5AU
    Klubtreffen: 1. Mittwoch des Monats ab ca. 15 Uhr, im Antennenturm (Haus 3)
  • Telefon: 03641/ 205275
  • Fax: 03641/ 205271
  • E-Mail: johannes.roetger@eah-jena.de

- Sport pilot and airplane builder: Flugplatz Apolda-Schöten

Kennzeichenbezogene Zulassung nach §25 ("Außenlandegelände")

  • Bahn: 07/25 300 m Beton (insgesamt 800 m, i. d. R. ungemäht)
  • Koordinaten: 51.0062652° N, 11.5337859° E
  • Alt: 872 ft MSL
  • Freq: 123,425 MHz
  • VOR: ERF 72°, GOT 186°
  • Gefälle 2% in Richtung 25
  • Kontakt: (03644) 518 66 18

2019

  1. I. Konovalov, B. Ploss
    Modeling of hot carrier solar cell with semi-infinite energy filtering
    Solar Energy 2019; 185: 59-63>

2017

  1. I. Konovalov, V. Emelianov
    Hot carrier solar cell as thermoelectric device
    Energy Science and Engineering 2017; 5(3): 113-122 doi: 10.1002/ese3.159

2016

  1. I. Konovalov, V. Emelianov, R. Linke
    Band alignment of type I at (100)ZnTe/PbSe interface
    AIP Advances 6, 065326 (2016); dx.doi.org/10.1063/1.4955092>

2015

  1. I. Konovalov, V. Emelianov, R. Linke
    Hot carrier solar cell with semi infinite energy filtering
    Solar Energy 111 (2015) 1–9. 10.1016/j.solener.2014.10.028

2014

  1. I. Konovalov, V. Emelianov, R. Linke
    Double Beam Experiment as Measure of Hot Carrier Extraction
    Proc.  29th EU PVSEC in Amsterdam, (2014) 76-79

2013

  1. I. Konovalov
    Schichtenfolge mit einer Absorberschicht zur photoelektrischen Umwandlung sowie Hot Carrier Solarzelle
    german patent Nr. DE 10 2013 105 462.5 (2013) 
  2. I. Konovalov 
    New Consept Of Hot Carrier Solar Cells
    Proc. 28th PVSEC in Paris, 2013
  3. V. Emelianov, I. Konovalov
    Towards the Energy Selective Contacts: Electrochemically Produced n-InP/PbSe Heterostructures
    Proc. 28th PVSEC in Paris, 2013

2012

  1. I. Konovalov, V. Emelianov, F. Yue, R. May
     Al / Al2O3 / PbS Nanostructure for  Energy Selective Filtering in Hot Carrier Solar Cells
    Proc. 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Frankfurt,  p. 426 - 429 (2012).

2011

  1. L. Makhova, R. Hesse, M. Ullrich, R. Denecke, I. Konovalov
    Surface potential of BaTiO3 single crystal near the Curie temperature
    PHYSICAL REVIEW B 83 (2011) 115407 
  2. I. Konovalov
    Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung von Halbleiterschichten auf einem leitfähigen Substrat
    german patent Nr. DE 10 2011 009 937.9 (2011)

2009

  1. I. Konovalov, R. Hesse
    Band alignment at SrCu2O2 / ZnO heterointerface
    J. Appl. Phys, 106 (2009) 056102
  2. I. Konovalov, L. Makhova, L. Roussak
    CuI / (Zn2-2xCuxInx)S2 / AgIn5S8 double heterojunction solar cells
    phys. stat. solidi (a) 206 (2009) 1067
  3. L. Roussak, G. Wagner, L. Makhova, and I. Konovalov
    Epitaxial CuIn1-xGaxSe2/ZnS heterostructures grown on (001)GaAs by co-evaporation
     phys. stat. solidi (c), (2009) 1287

2008

  1. I. Konovalov, L. Makhova
    Valence band offset at interfaces between CuI and indium sulfides
    J. Appl Phys. 103 (2008) 093721

2007

  1. I. Konovalov, L. Makhova, R. Mitdank
    Defect spectroscopy with local excitation from core levels
    Physica B 401-402 (2007) 654-657
  2. S. Bereznev, R. Koeppe, I. Konovalov, J. Kois, S. Günes, A. Öpik, E. Mellikov, N. S. Sariciftci
    Hybrid solar cells based on CuInS2 and organic buffer-sensitizer layers
    Thin solid films 515 (2007) 5759–5762
  3. I. Konovalov, L. Makhova
    Small valence band offset in (010) InS/CuI heterojunction diodes
    Appl. Phys. Lett. 91, 022102-1 (2007)
  4. L.Makhova, I. Konovalov
    Alternative deposition methods of copper and silver indium ternary sulphides with spinel structure
    Thin solid films 515 (2007) 5938-5942

2006

  1. I. Konovalov, L. Makhova, D. Wett, KH. Hallmeier, R. Szargan, R. Mitdank
    Erratum: “X-ray photoconductivity due to trap-sensitive relaxation of hot carriers”
    [Appl. Phys. Lett. 88, 222106 (2006)]
    Appl. Phys. Lett. 89 (2006) Art. No. 089902
  2. K. Otte, L. Makhova, A.Braun, I. Konovalov
    Flexible Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells for space
    Thin Solid Films 511 (2006) 613-622
  3. I. Konovalov, L. Makhova, D. Wett, K.H. Hallmeier, R. Szargan, R. Mitdank
    X-ray photoconductivity due to trap-sensitive relaxation of hot carriers
    Appl. Phys. Lett. 88 (2006) Art. No. 222106

2005

  1. L. V. Makhova, I. Konovalov, R. Szargan, N. Aschkenov, M. Schubert, and T. Chassé,
    Composition and properties of ZnS thin films prepared by chemical bath deposition
    from acidic and basic solutions

    phys. stat. sol. (c) 2 (2005) 1206-1211
  2. L. Makhova, R. Szargan, I. Konovalov
    Investigation of the growth process and properties of CuIn5S8 and AgIn5S8 spinel thin films
    Thin Solid Films 472 (2005) 157-163

2004

  1. I. Konovalov
    Material requirements for CIS solar cells
    Thin Solid Films 451-52 (2004) 413-419
  2. L.V. Makhova, I. Konovalov, R. Szargan
    Growth and characterization of AgIn5S8 and CuIn5S8 thin films
    phys. stat. sol. a - appl. res. 201 (2004) 308-311

2003

  1. I. Konovalov, R. Szargan
    Valence band alignment with a small spike at the CuI/CuInS2 interface
    Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 2088-2090

2002

  1. S. Bereznev, I. Konovalov, J. Kois, E. Mellikov, A. Öpik
    Polypyrrole Electrodeposition on Inorganic Semiconductors CuInSe2 and CuInS2 for Photovoltaic Applications
    21st Discussion Conference of P.M.M. / 9th International Conference ERPOS (14-18.07.2002, Prague), Volume K 76, ISBN , 80-85009-43-9, p. 96

2001

  1. I. Konovalov, O. Breitenstein
    An iterative algorithm for determining depth profiles of collection probability by Electron Beam Induced Current (EBIC)
    Semicond. Sci. Technol.
    16 No 1 (January 2001) 26-30
  2. Igor Konovalov, Juergen Penndorf, Michael Winkler, Olaf Tober
    Electronic properties of Cu-In-S solar cells on Cu-Tape Substrate
    Proceedings of (2001) MRS spring meeting Mat. Res. Soc. Symp. Proc.
    668 (2001) H5.15.1- H5.15.6.
  3. Michael Winkler, Juergen Penndorf, Joachim Griesche, Igor Konovalov, Olaf Tober
    Design, actual performance, and electrical stability of CISCuT-based quasi-endless solar cell tapes
    Proceedings of (2001), MRS spring meeting
    Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 668 (2001) H3.11.1-H3.11.6.
  4. I. Konovalov, J. Penndorf, O. Tober, M. Winkler
    Improvement of the efficiency of Cu-In-S solar cells on copper tape substrate Proc.
    17th EPVSEC, Munich (2001) 1111-1113

2000

  1. Konovalov, I., O. Tober, M. Winkler and K. Otte
    Electrical properties of Cu-In-S absorber prepared on Cu-tape (CISCuT)
    Solar Energy Materials and Solar Cells, v. 67 No. 1-4 p.49-58 (2000)
  2. O. Breitenstein, I. Konovalov, M. Langenkamp
    Highly Sensitive Lock-in Thermography Investigation of Local Heat Sources Implying 2-Dimensional Spatial Deconvolution
    QIRT Abstracts (2000)
  3. O. Breitenstein, I. Konovalov
    Applications of an iterative deconvolution algorithm for depth-resolved thermography
    QIRT Proceedings (2000)

1999

  1. I. Konovalov, O. Breitenstein
    Evaluation of thermographic investigations of Solar Cells by Spatial Deconvolution
    Proc. of the 2nd World Conference & Exhibition on Photovoltaic Energy Conversion, Vienna, Austria, 6-10 July (1998)
    (Eds.) J. Schmid, H. A. Ossenbrink, P. Helm, E. D. Dunlop
    Joint Research Centre of European Commission, Luxembourg (1999), p. 148-151
  2. Konovalov, I., O. Tober, M. Winkler, S. Senz and K. Otte
    Characterization of Cu-In-S absorber structure obtained by CISCuT
    In: Technical Digest, 11th PVSEC Sapporo (1999), 619-620
    Printed by Tanaka Printing Co. Ltd., Kyoto

1998

  1. I. Konovalov, V. Strikha, O. Breitenstein
    Activation Energy of Local Currents in Solar Cells Measured by Thermal Methods
    Progress in Photovoltaics Volume 6, Issue Number 3, pages
    151-161, May-June (1998)

1997

  1. I. Konovalov, O. Breitenstein, K. Iwig
    Solar Energy Materials and Solar Cells
    v. 48 p.53-60 (1997)
  2. O. Breitenstein, K. Iwig, I. Konovalov and D. Wu
    Proc. of the Quantitative Infrared Thermography Conference
    Stuttgart, September 2-5 1996 Seminar 50, p. 384 (1997)
  3. O. Breitenstein, K. Iwig, I. Konovalov
    Phys. Stat. Sol. v.160 p. 271-282 (1997)

1996

  1. O. Breitenstein, K. Iwig and I. Konovalov
    Proc. of the 25th IEEE Photovoltaic Specialists Conference
    (1996), Washington DC, pp. 453-456
  2. I. Konovalov, O. Breitenstein and K. Iwig
    Abstracts of the 23rd ICPS
    Berlin (1996), pp. MOP-184
  3. I. Konovalov, O. Breitenstein and K. Iwig
    Dynamical Precision Contact Thermography and Non-Destructive Local I-V Measurements on Solar Cells
    The Physics of Semiconductors, (Proc. of the 23rd ICPS in Berlin (1996), V.4, (1996), pp. 3242 - 3246
  4. O. Breitenstein, K. Iwig and I. Konovalov
    Extended Abstracts & Papers
    Sixth Workshop on The Role of Impurities and Defects in Silicon Device Processing, Colorado (USA), (1996), pp. 52 - 58
  5. I. Konovalov, O. Breitenstein, K. Iwig
    9th Int'l PVSEC, Technical Digest, (1996), pp. 523 - 524
  6. O. Breitenstein, K. Iwig, I. Konovalov and D. Wu
    Abstracts of the Quantitative Infrared Thermography Conference
    Stuttgart (1996), p. J2
  7. I. Konovalov, O. Breitenstein and K. Iwig
    Abstracts of the 1st Polish- Ukrainian Symposium
    New Photovoltaic Materials for Solar Cells
    (1996), p. 48

1995

  1. V. I. Strikha and I. E. Konovalov
    Electrtochemical Microscopy: Conductometric Measurements
    Functional Materials v.2, No. 1 (1995)

Warum Halbleitertechnologie in Jena studieren?

Fragen und Antworten

F.: Photovoltaik ist doch "wirtschaftlich kaputt" - warum sie studieren?
A.: Es gibt mehrere Gründe um ausgerechnet jetzt anzufangen Halbleitertechnologie und Photovoltaik an der EAH Jena zu studieren:

  • Das Studium vermittelt solide Grundlagenkenntnisse der Halbleitertechnologie, die insbesondere für Photovoltaik, aber vor allem auch für die Mikroelektronik nützlich sind

  • Auch wenn derzeit speziell Photovoltaik durch die Krise angeschlagen ist, blüht die Mikroelektronik auf. Unsere Absolventen werden dort gut aufgehoben

  • Die Wirtschaft entwickelt sich zyklisch. Wenn Sie mit dem Studium fertig sind, ist diese Krise schon längst vorbei und die Anfrage an Spezialisten ist wahrscheinlich ausserordentlich hoch.

  • Die chinesichen Hersteller werden nicht ewig Solarmodule zum Preis unterhalb der Materialkosten anbieten können! Der heutige Krisenzustand entsteht künstlich durch einen erbitterten Kampf um den hochattraktiven Marktsegment.


F.: Was nach dem Bachelorstudium?
A.: Der Studiengang ist in Thüringen sehr gut integriert:

  • Im Rahmen von Solarinput besteht ein lebendiger Informationsaustausch mit der Halbleiterindustrie der Region

  • Gute Absolventen sind im Masterstudiengang "Erneuerbare Energien" der TU Ilmenau willkommen - dazu existiert eine Vereinbarung der zwei Hochschulen.


F.: Wie unterscheidet sich der Studiengang PVHT von anderen ähnlichen?
A.: Unser Studiengang ist im deutschsprachigen Raum nach wie vor einmalig, fragen Sie Google nach einem "Bachelorstudiengang Halbleitertechnologie"!

  • Halbleitertechnologie basiert weder alleine auf der Physik, noch auf der Chemie oder Materialwissenschaft. Das ist ein besonderes Gemisch von allen drei.

  • Wir konzentrieren uns wirklich auf der Halbleitertechnologie. Andere Hochschulen bieten "Erneuerbare Energietechnik", die eine thematische Streuung zwischen Maschinenbau (Windenergie,Wasserkraft) und Halbleitertechnologie bedeutet. Wir bevorzugen eine tiefere, konzentrierte Profilierung statt eines breiteren oberflächlichen "Schulwissens".

  • Im Vergleich zum Studium von Physik (oder Chemie) an einer Uni sind wir wesentlich Praxisnäher. Sie bekommen die Kenntnisse vermittelt, die Sie in der Praxis auch gebrauchen können. Dadurch ist der Weg zum Erfolg kürzer.


F.: Die Photovoltaik hat doch ihre Entwicklung abgeschlossen, es wird nun nur die billige Arbeitskraft für die Massenproduktion benötigt?
A.: Es stimmt so nicht, weil:

  • der Wirkungsgrad einer perfekten Solarzelle ist mit etwa 85% begrenzt. Die guten Solarzellen von heute haben vielleicht 20%. Dazwischen liegt das Entwicklungspotential!

  • Die Arbeitsgruppe Photovoltaik an der EAH beschäftigt sich aktiv mit neuen Konzepten der Photovoltaik der "post-Silizium" Ära, die kommt

  • Massenproduktion bedeutet, dass mehr Geld für F&E verfügbar wird. Unsere Ingenieure werden vor allem auf die Tätigkeit in der Entwicklung vorbereitet.

  • Ein entwickeltes Land begegnet eine Konkurrenz mit der Innovation. Und diese wird durch junge, gut ausgebildete talentierte Menschen vorangetrieben. Wie eben Sie.

Kontakt

Prof. Dr. rer. nat. habil. Igor Konovalov

Lehrgebiete: Photovoltaik, Optoelektronik

Sprechzeiten / Consultation hours

im Sommersemester/ during sommer term 2021

in der vorlesungsfreien Zeit/ at non-lecture period

  • nach Vereinbarung per E-Mail/ on appointment by e-mail
  • 04.03.14

Lehre

Praktikumsanleitungen

1_Dotierung von Si
2_Chemische Badabscheidung
3_RF_Sputtern_von_ZnO_Al    
4_Oberflächenphotospannung    CuInS2_Absorptionskoeffizient.txt
5_Halleffekt
6 Siebdruck
7 Elektrochemische Abscheidung von Halbleiterschichten  Literatur
9_Elektrische Kapazitaet von Dioden

(6_Röntgendiffraktometrie)

Literatur

1. Martin A. Green "Third generation photovoltaics: advanced solar energy conversion" Springer-Verlag Berlin 2006

2. H. -G. Wagemann, H. Eschrich "Photovoltaik" Vieweg+Teubner Karlsruhe, 2. Auflage 2010

3. Peter Würfel "Physik der Solarzellen" Spektrum Akademischer Verlag Berlin 2. Auflage 2000

4. Jenny Nelson "The Physics of Solar Cells" Imperial Colledge Press London 2003

5. H. J. Lewerenz, H. Jungblut Photovoltaik Grundlagen und Anwendungen, Springer 1995

Vorlesung Gliederung

1.      Photovoltaik: Arbeitsschutz und Umweltschutz

a)      Gefahrquelle Elektrizität

-          Kleinspannung (bis 50/120 V) und Hochspannung (3kV/mm), 100mA

-          Lichtbogen

-          Solarstrom

b)      Gefahrquelle Gift

-          akut toxische Stoffe, LD50 (mg/kg), MAK-Werte

-          krebserregende Stoffe, 3 Kategorien, Akkumulation, TRK-Werte

-          gesundheitsschädliche/ reizende Stoffe

-          Atzende Stoffe

-          Wege der Giftstoffen in den Körper

c)      andere Gefahrquellen

-          Entzündende/brandfördernde/explosionsgefährliche Stoffe

-          Umweltgefährliche Stoffe

-          Strahlenschutz, Vollschutzgeräte, Strahlenexponierte Personen

d)      Gegenmaßnahmen

-          Information (MSDS)

-          Schutz

-          Entsorgung von Gefahrstoffen

2.      Eigenschaften der Energiequelle Sonne

-          Menge der Sonnenenergie

-          Spektrale Verteilung, Schwarzer Körper, Plancksche Gesetz

-          Einfluss der Atmosphäre, AM-Werte, Absorptionslinien

-          Direkte und diffuse Strahlung

-          Sonnenbewegung, Nachführung

-          Sonnenstrahlung im Weltraum, Kühlung, Strahlenschäden

3.      Photovoltaische Energiekonverter aus der Sicht der Thermodynamik

-          Solarzelle als Wärmemaschine, Grenzwirkungsgrad

-          Entropiefluss und umkehrbare Energiewandler

-          Ursache für Nichtumkehrbarkeit der Umwandlung in der Photovoltaik

4.      Grundsätzlicher Aufbau einer Solarzelle

-          p-n-Übergang

-          Herstellung des Rückkontakts

-          Herstellung eines transparenten Kontakts

-          Anwendung eines metallischen Grid-Frontkontaktes

-          Antireflexbeschichtung

-          Texturierung der Oberfläche

-          Passivierung der Ober- und Grenzflächenrekombination

5.      Si-Volumentechnologie

-          Metallurgisches Silizium

-          Reinigung von Si

-          Züchtung von Einkristallen

-          Züchtung von Polysilizium (mc-Si)

-          Sägen, Schleifen, Polieren, selektives Ätzen

-          Diffusion

-          Kontaktierung

-          Öffnung des Randes

-          RGS

-          EFG

6.      Si-Dünnschichttechnologie

7.      I-III-VI Dünnschichtsolarzellen und CdTe Dünnschichtsolarzellen

8.      Amorphe Siliziumsolarzellen und Mikromorphe Technologie

9.      Solarzellen aus III-V Halbleitern

10.  Farbstoffsolarzellen und organische Solarzellen

11.  Verlustmechanismen der Energie und Steigerung des Wirkungsgrades

12.  Modulherstellung

-          Reihenverschaltung von Zellen im Modul

-          Betrieb der Zellen bei teilweiser Abschattung

-          Schindeln

-          Monolytische Reihenverschaltung

13.  Elektrische und optische Charakterisierung von Solarzellen

14.  Untersuchung der Struktur von Solarzellen

15.  Chemische Analysemethoden in der Photovoltaik

16.  Photovoltaische Konzepte der III. Generation PV Praktikum Stand 12.01.12

Praktikumsanleitungen

a_Bestimmung der optischen Bandlücke von Halbleitern     
b_Anisotropes Aetzen
c_Elektrische Messungen an Solarzellen
d  Halleffekt
(Bitte vor dem Versuch sich in Gruppen einteilen und die Zuständigkeit untereinander klären!) => Namenliste der Gruppen WS 11/12
Laborkittel ist Pflicht!
Ergebnisse Praktikum WS12/13
Terminliste 2015

Gliederung

0.) Einführung: Halbleiterbauelemente und ihre Technologie
0.1.)Ziel und Zweck von aktiven Halbleiterbauelementen
0.2.)Herausforderungen
1.) Eigenschaften vom Halbleitermaterial
1.1.) Struktur
1.2.) Elektronische Bandstruktur
1.3.) Elektronisches Banddiagram
1.3.) Eigenschaften von Majoritätsladungsträger
1.4.) Eigenschaften von Minoritätsladungsträger
2.) Teile der Struktur und ihre Funktionsgrundlagen
2.1.) p-n-Übergang
2.2.) Kontakt Metall – Halbleiter
2.3.) Halbleiter-Heretogrenzflächen
2.4.) Niederdimensionale Strukturen
2.5.) Andere Grenzflächen
3.) Dioden ohne Signalverstärkung
3.1.) Gleichrichterdioden
3.2.) Schaltdioden (p-i-n)
3.3.) Mischdioden, beam lead Dioden, Vervielfacherdioden
3.4.) Zenerdioden
3.5.) Photodioden
3.6.) Lichtemissions- und Laserdioden
3.7.) Andere Dioden
4.) Bipolartransistoren
4.1.) Funktionsprinzip
4.2.) Leistungs-Bipolartransistoren
4.3.) Hochfrequenz-Bipolartransistoren
4.4.)Heterobipolartransistoren (HBT)
4.5.) TTL integrierte Schaltungen
5.) Feldeffekttransistoren (FET)
5.1.) Feldeffekttransistoren mit p-n-Übergang (JFET)
5.2.) Feldeffekttransistoren mit isolierter Gateelektrode (MOSFET, MESFET)
5.3.) Feldeffekttransistoren mit hochbeweglichen Elektronen (HEMT)
5.4.) Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT)
5.5.) CMOS integrierte Schaltungen
6.) Generatordioden
                6.1.) Tunneldiode (Esaki-D.)
6.2.) Resonante Tunneldiode (RTD)
6.3.) Gunndiode
6.4.) Avalanchediode
6.5.) Kapazitätsdiode und parametrische Signalverstärkung
6.6.) Rauschdiode
7.) Thyristoren
                7.1.) Aufbau und Funktionsprinzip
                7.2.) Triac
                7.3.) Zweirichtungs-Diode (Diac)
                7.4.) Dinistor (Vierschichtdiode)
8.) Fertigungstechnologie und verwendete Materialien
8.1.) Grundlagen
8.2.) Halbleiter
8.3.) Eigenschaften von Silizium und Galliumarsenid
8.4.) Siliziumscheiben: Verunreinigungen, Defekte und ihre Getterung
8.5.) Kenngrößen von Siliziumscheiben
8.6.) Isolatoren
8.7.) Metalle, Silicide, Poly-Silizium
9.) Fertigungsprozeßgestaltung
9.1.) Technisch-ökonomische Forderungen
9.2.) Ausbeute
9.3.) Ausbeutefaktoren
9.4.) Ausfallwirksame Punktdefekte
9.5.) Reduzierung der Punktdefektgeneration
9.6.) Lernkurven
9.7.) Prozeßorganisation und Prozeßsteuerung
10.) Chemische Gasphasenepitaxie von Silizium
10.1.) Grundlagen
10.2.) Anforderungen an epitaktische Schichten und Anwendung
10.3.) Mechanismen und Verfahren der Gasphasenepitaxie
10.4.) Defekte, Strukturverzerrung, Autodoping
10.5.) In-Situ-Substratvorbehandlung
11.) CMOS-Prozeß
11.1.) Substratauswahl
11.2.) Eingangskomplex und Wannenherstellung
11.3.) Isolation
11.4.) DRAM-Speicherkapazität
11.5.) Herstellung der Transistoren
11.6.) Erste Leitbahnebene
11.7.) Zweite Leitbahnebene
11.9.) Ergänzung: BiCMOS-Prozeß
11.9.1.) Vergrabene Gebiete und Epitaxie
11.9.2.) Kollektoranschluß und Basis
11.9.3.) Emitter
12.) Chipmontage
12.1.) Einordnung und Charakteristika der Montage
12.2.) Chipbereitstellung
12.3.) Chipbonden
12.4.) Herstellen elektrischer Zwischenverbindungen zum Chip
12.5.) Gehäuse
13.) Prozeßkontrolle und -integration
13.1.) Zusammenspiel von inline- und offline-Tests
13.2.) Defektkontrolle (Photo Limited Yield)
13.3.) Zusammenspiel parametrischer, funktionaler Tests und Zuverlässigkeitstests
13.4.) Zuverlässigkeitstests
13.4.1.) inline-Tests (Wafer Level Reliability)
13.4.2.) bauelementespezifische Tests
13.4.3.) gehäusespezifische Tests
13.5.) Die Bedeutung der statistischen Prozeßkontrolle
13.6.) Prozeßintegration
13.6.1.) Ausbeuteüberwachung und -optimierung
13.6.2.) Prozeßtransfer, Einführung neuer Technologien
14.) Fertigungsüberwachung und -optimierung unter ökonomischen Gesichtspunkten
14.1.) Wertschöpfungskette vom Schaltkreisentwurf zum verpackten Chip
14.2.) Organisatorische Abläufe und Zusammenspiel in einer laufenden Fertigung
14.3.) Betrachtungen zum Maschinenpark
14.3.1.) Zusammenspiel von vorbeugender und vorausschauender Instandhaltung
14.3.2.) OEE (Overall Equipment Efficiency)
14.3.3.) COO (Cost Of Ownership)
14.4.) Standardisierung (SEMI)
14.5.) Unterschiede und Parallelen zur Photovoltaikindustrie

Literatur

•S. M. Sze, Kwok K. Ng: Physics of semiconductor devices, John Wiley and Sons 2007
•W.C. O`Mara, R.B. Herring, L.P. Hunt: Handbook of Semiconductor Silicon Technology, Noyes Publ.
•K.A. Jackson, W. Schröter: Handbook of Semiconductor Technology, Vols 1&2, Wiley-VCH
•U. Hilleringmann: Silizium-Halbleitertechnologie, Teubner

Gliederung MiPT

1.       Einführung: Geschichte der Datenübertragung
2.       Optoelektronische Systeme
a)      Lichtschranke, Geometrische Optik, Lichttechnik
b)      Steuerungssysteme
c)       Optokoppler
d)      Bilderfassung
e)      Andere Sensoren
f)       Datenübertragungsstrecke
3.       Sender (Anzeigegeräte)
a)      Glühlampen , Plancksches Gesetz
b)      Elektrolumineszenz , Halbleiterphysik, Leuchtstoffe
c)       CRT, TFT
d)      Halbleitermaterialen für Sender
e)      LED
f)       Laserdiode
g)      Modulatoren
4.       Empfänger
a)      Wärmesensoren
b)      Vakuum-Photodiode
c)       Photovervielfacher, MCP
d)      Halbleitermaterialen für Empfänger
e)      Photowiderstand
f)       Photodiode, Phototransistor
g)      APD
h)      Schottky-Detektoren (MSM)
i)        CID, CCD (auch fern-IR)
5.       Übertragungsmedium
a)      Dispersion und Bandbreite
b)      Luft
c)       Stufenindexfaser
d)      Gradientenfaser
e)      Monomodefaser
6.       Entwurf der Datenübertragungsstrecken
a)      Pegelanpassung
b)      Protokole der digitalen Datenübertragung
c)       Technische Lösungen
d)      Messtechnik
e)      Beispiele der Datenübertragungsstrecken
7.       Schlussfolgerung

Zur Klausur: die rechnerischen Fragen sind ähnlich den in den Seminaren behandelten. Die Frage zur Theorie könnte so aussehen:
"Sie müssen einen optimalen Empfänger für eine schnelle Datenübertragungsstrecke anhand der Daten aus den Datenblättern wählen. Welche Parameter bestimmen die maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit, die mit einer Photodiode als Empfänger realisiert werden kann? Wie kann man diese Parameter bei der Herstellung des Bauelementes beeinflussen?"
Präsentation Optoelektronik MiPT
Seminaraufgaben MiPT

Gliederung LOT (Ma.)

1.     Einführung: Geschichte der Datenübertragung
2.    Optoelektronische Systeme
a)    Lichtschranke
b)    Steuerungssysteme
c)    Optokoppler
d)    Bilderfassung
e)    Andere Sensoren
f)    Datenübertragungsstrecke
3.    Physikalische Grundlagen von optoelektronischen Bauelementen
a)    Halbleiter: Bändermodell (effektive Masse, Beweglichkeit, Lebensdauer, Ld)
b)    P-n – Übergang, Kontakte Metall-Halbleiter (ohmsche Kontakte, Schottky-Barriere)
c)    Halbleiter-Doppelheterostruktur
d)    Niederdimensionale Elektronensysteme (quantum well / Quantentopf, quantum dot / Quantenpunkt)
4.    Sender (Anzeigegeräte)
a)    Glühlampe
b)    Elektrolumineszenzanzeige
c)    CRT, TFT
d)    Halbleitermaterialen für Sender
e)    LED
f)    Laserdiode
g)    Modulatoren
5.    Empfänger
a)    Wärmesensoren
b)    Vakuum-Photodiode
c)    Photovervielfacher, MCP
d)    Halbleitermaterialen für Empfänger
e)    Photowiderstand
f)    Photodiode, Phototransistor
g)    APD
h)    Schottky-Detektoren (MSM)
i)    CID, CCD (auch fern-IR)
6.    Übertragungsmedium
a)    Dispersion und Bandbreite
b)    Luft
c)    Stufenindexfaser
d)    Gradientenfaser
e)    Monomodefaser
7.    Entwurf der Datenübertragungsstrecken
a)    Pegelanpassung
b)    Protokole der digitalen Datenübertragung
c)    Technische Lösungen
d)    Messtechnik
e)    Beispiele der Datenübertragungsstrecken
8.    Schlussfolgerung

Literatur

[1] Grundlagen der optoelektronischen Halbleiterbauelemente, Hans-Günther Wagemann und A. Schmidt, Teubner, Stuttgart 1998 ISBN 978-3-519-03240-3
[2] Dirk Jansen: Optoelektronik, Vieweg, Braunschweig 1993, ISBN 3-528-04714-3
[3] Optoelektronik, Kenneth A. Jones, Wiley-VCH

Outline part I: Thin Film Technology


1. Introduction

  • history of thin film technology
  • applications of thin films
  • semiconductor industry
  • optics
  • tool coating
  • corrosion protection
  • decoration
  • challenges to be met

2. Substrate preparation and conversion

  • cleaning
  • decontamination
  • etching
  • oxidation
  • diffusion
  • porous films (silicon, alumina)

3. Physical Deposition Techniques

  • vacuum evaporation
    a) resistance heating
    b) electron beam evaporation
  • sputtering
    a) Introduction to plasma physics
    b) DC sputtering process
    c) RF sputtering process
  • pulsed laser deposition PLD

4. Chemical Deposition Techniques

  • chemical vapor deposition CVD
  • plasma-enhanced CVD PECVD
  • chemical bath deposition CBD
  • electrochemical deposition, electroplating

5. Epitaxial Techniques

  • metal organic chemical vapor deposition MOCVD
  • atomic layer deposition ALD
  • molecular beam deposition MBE
  • electrochemical epitaxy, ECALE

6. Patterning

  • lithography

7. Thin Film Characterization

  • optical methods
  • electrical methods
  • surface and interface characterization

8. Conclusions

Outline part II: Microtechnogy

1. Microelectronics

  • History and trends in microelectronics, Moore's law and related problems
  • Barrier devices
  • Switches: bipolar and field effect transistors
  • Integrated circuits, metallization interconnections

2. Micromechanics

  • Sensors
  • Actuators

Outline part III: Nanotechnogy of Semiconductors

  • Quantum mechanical size effect and band gap widening
  • Dimensions of nanstructures and their properties
  • Technology: self-assembled nanostructures, nanoimprint, ...
  • HEMT and superlattices in GHz electronics and optoelectronics
  • Nano-sized electronic switches (FinFET, ...)
  • Nanotechnology in photovoltaics

Gliederung

1. Einführung
1.1 Grundbegriffe der Messtechnik
1.2 Messferfahren
1.3 Eigenschaften von Messeinrichtungen

2. Messfehler
2.1 Grundbegriffe
2.2 Systematische Messfehler und ihre Fortpflanzung
2.3 Zufällige Messfehler
2.4 Modellverteilungen
   - Binomiale Verteilung
   - Normalverteilung
   - Poissonverteilung
2.5 Ausgleichsrechnung
   - Ausgleichung beim gemeinsamen Erwartungswert
   - Ausgleichunng von einer Funktion

3. Das SI-Einheitensystem
3.1 Basisgrößen
3.2 Wie sind Basisgrößen realisiert?
3.3 Beispiele für Sekundärstandards

4. Ausgewählte Messverfahren
4.1 Lock-in verstärker
4.2 Rauschen elektrischer Messungen
4.3 Dynamischer Messfehler bei zeitveränderlichen Messgrößen: Messglied 1. Ordnung
4.4 Messgerät mit interner Verstärkung: Photoelektronenvervielfacher
4.5 Modulationsmessungen: Messung der Leitfähigkeit einer Halbleiterschicht über HF Impedanz
4.6 Wheatstonesche Messbrücke: Dehnungsmessstreifen
4.7 Widerstandsmessng: Force-Sense und Van der Pauw-Theorem
4.8 Methoden der Temperaturmessung
   - Gasthermometer
   - Widerstandsthermometer
   - Thermoelement
   - Strahlungsthermometer
   - Pyroelektrische Sensoren
   - Halbleiterdiode
   - Quarzthermometer
4.9 Strömungsmessung

5. Messautomatisierung

Literatur

H. Gränicher "Messung beendet - was nun?" (1996) 
H. J. Kunze "Physikalische Messmethoden" (1986)
P. Profos, T. Pfeifer "Grundlagen der Messtechnik" (1993)
J. Niebur, G. Lindner "Physikalische Messtechnik mit Sensoren" (2002)
H. R. Tränkler "Taschenbuch der Messtechnik" (1996)

Gliederung

I. Thermodynamik
1. Begriffe und Definitionen

2. Nullte Hauptsatz
3. Erste Hauptsatz
4. Zweite Hauptsatz
5. Anwendung in Wärmemaschinen

II. Molekularkinetische Theorie

1. Modell Idealgas
2. Theorie der Wärmekapazität
3. Mehrphasige Systeme
4. 4. Boltzmannsche Transportgleichung

Literatur

•Hahne, E.: Technische Thermodynamik, Oldenburg Wissenschaftsverlag GmbH;
•Cerbe, G., Wilhelms, G.: Technische Thermodynamik
•Doering/Schedwill: GL der Technischen Thermodynamik,  Teubner Stuttgart;
•Meyer, G., Schiffer, E.: Technische Thermodynamik, Verlag Chemie
•Schleicher, A. Vorlesungsskript "Thermodynamik"


Research: Photovoltaics group

Patent DE102011 009 937.9

Project report 2012 (in german)

Im Bereich der Forschung hat die Gruppe Photovoltaik- und Halbleitertechnologie große Ambitionen. Wir arbeiten an der Entwicklung neuartiger Dünnschichtsolarzellen aus Verbindungshalbleitern und entwickeln innovative Untersuchungsmethoden für die Anwendung in Dünnschichttechnologien. Ein besonderes Augenmerk liegt auf dem Konzept der „Hot carrier“ Photovoltaik der III Generation, das auf ungewöhnlichen physikalischen Prinzipien basiert, sehr hohe Wirkungsgrade verspricht und unter Verwendung von Nanotechnologien realisiert werden soll. Um dieses anspruchsvolle Ziel zu erreichen, sind wir europaweit in einem wissenschaftlichen Netzwerk integriert und spielen in diesem Netzwerk eine der führenden Rollen. Wir übernehmen die Aufgaben der Nanostrukturierung durch die Entwicklung von kostengünstig skalierbaren neuartigen Technologien. Wir beteiligen uns auch bei der Konzeptbildung der neuen Solarzellen. Bei der Entwicklung von höchsteffizienten Solarzellen werden spezielle Anforderungen der solarangetriebenen Luftfahrt, nach Möglichkeit, berücksichtigt.

Kooperationsvorschläge zur Forschung und Entwicklung im Bereich Dünnschichtphotovoltaik sind ausdrücklich erwünscht!

 

1. Ternäre und multinäre Verbindungshalbleitern für Photovoltaik (z. B. AgIn5S8 , SrCu2O2, CuInS2 usw.)
2. Modellierung und Optimierung des Ladungstransportes in photovoltaischen Strukturen
3. Erfahrung mit Anwendung vielfältigen analytischen Methoden an Solarzellen, insbesondere: Elektronenmikroskopische Methoden (REM, TEM, EBSD, EDX, EBIC)
4. Messung des Sammlungswahrscheinlichkeitsprofils über die Tiefe mit Hilfe von tiefenaufgelösten EBIC Messungen
5. Messung der Banddiskontinuitäten in Heterostrukturen
6. Bestimmung der Parametern von Ladungsträgern in Halbleitern mit elektrochemischen Methoden
7. Anwendung der erneubaren Energien in der Luftfahrt
8. Untersuchung von dünnen photovoltaischen Schichten mit Mikrowellenmethoden (ein paper dazu)

Im übrigen besteht eine Kompetenz im gesamten Bereich der Photovoltaik - fragen Sie nach!  

Picture of a 1 mm thick wafer grown in our group made of (111) CuIn5S8 spinel phase (Eg(indirect)= 1.3 eV, Eg(direct) = 1.5eV):Picture of (111) AgIn5S8/ZnS2-CuInS2/CuI double heterostructure grown in our group: (AgIn5S8Eg (direct) = 1.8 eV):