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2023 – Towards Sic-Based VUV Pin-Photodiodes – Investigations on 4H-SiC Photodiodes with Shallow Implanted Al Emitters

von

Michael Schraml¹, Alexander May¹, Dr. Tobias Erlbacher¹, Dr. Niklas Papathanasiou², Dr. Tilman Weiss²,
¹Fraunhofer IISB, Erlangen, Germany
²sglux GmbH, Berlin, Germany

Towards SiC-Based VUV Pin-Photodiodes – Investigations on 4H-SiC Photodiodes with Shallow Implanted Al Emitters

Zusammenfassung
4H silicon carbide (SiC) based pin photodiodes with a sensitivity in the vacuum ultraviolet spectrum (VUV) demand newly developed emitter doping profiles. This work features the first ever reported 4H-SiC pin photodiodes with an implanted p-emitter and a noticeable sensitivity at a wavelength of 200 nm. As a first step, Aluminum doping profiles produced by low energy ion implantation in 4H-SiC were characterized by secondary-ion mass spectrometry (SIMS). Photodiodes using these shallow emitters are compared to one with a deep p-emitter doping profile employing IV characteristics and the spectral response. SIMS results demonstrate the possibility of shallow Alimplantation profiles using low implantation energies with all emitter profiles featuring characteristic I-V results. For some shallow doping profiles, a meassurable signal at the upper limit of the VUV spectrum could be demonstrated, paving the way towards 4H-SiC pin photodiodes with sensitivities for wavelengths below 200 nm.

2016-2021 – Investigation of UV-Aging behavior of components used in the production of UV-LEDs and UV-Sensors.

von

Partner: sglux GmbH
Research project within the 20zwanzig initiative « Advanced UV for life »
Zeitraum: 2016 – 2021
Förderkennzeichen: BMBF 03ZZ0123

Abstract
Within the UV-Aging project experimental setups and scientific method are developed to allow a reliable estimation of the degradation behavior of LED and photodiodes as well as components used in these products (glass, diffusors, reflectors, glues, etc.). In the beginning a UV-Aging chamber will be constructed which allows the control of UV light (UV-A, B & C), temperature (up to 170°C) and humidity (95% r.h.).

2021-2024 – Development of an innovative electronic truffle detector

von

Partner: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Zeitraum: 2012 – 2024
Förderkennzeichen: Landwirtschaftliche Rentenbank, 925486

Abstract
Truffles are regarded as delicacies all over the world. However, only few can afford. The price mainly is driven by the laborious harvesting method. Thoroughly trained sniffer dogs relatively ineffectively try to find the truffles in the ground. The present project aims to the development of an innovative electronic truffle detector and tries to offer an affordable and effective instrument for truffle harvesting. The scientific approach is to reliably detect the ultraviolet light emission of the seasoned truffle’s odor signature ((CH3)2S) while exposed to ozone. An inexpensive method of truffle harvesting would allow forest owners a more sustainable forest cultivation. Today the only means of income is the sales of wood. If additionally truffles could be easily harvested and sold, this would allow a more eco friendly cultivation of the threes, not only focussing on fast growing and well selling wood.

2023-2025 – Entwicklung einer SiC-Avalanche-Photodiode

von

Partner: Fraunhofer IISB, Erlangen
Zeitraum: 2023 – 2025
Förderkennzeichen: FZK02P22K030

Zusammenfassung
Entwicklung einer SiC-Avalanche-Photodiode für Anwendungen in der Flammen- und Feuererkennung
Das Fraunhofer IISB und die sglux GmbH haben im Rahmen das KMU-innovativ Projekts die Arbeit an der Entwicklung eines Herstellungsprozesses für eine SiC-basierte Avalanche Photodiode (APD) aufgenommen. Eine APD verstärkt den Photostrom durch den Lawineneffekt (engl. avalanche effect) und weist dadurch im Gegensatz zur einer herkömmlichen SiC-Photodiode eine deutlich höhere Empfindlichkeit auf. Anwendungsgebiete finden sich im Bereich der Flammen- und Feuererkennung.
Ein erfolgreicher Projektabschluss würde eine interessante Alternative zu aktuell gebräuchlichen Gasentladungsröhren schaffen. Diese Röhren sind zwar in der Lage, sehr geringe UV-Strahlung zuverlässig zu detektieren weisen aber Nachteile auf, die bei halbleiterbasierende UV-Detektoren nicht festzustellen sind: Die Gasentladungsröhren sind relativ groß, zerbrechlich, erfordern eine hohe Betriebsspannung und weisen eine kurze Lebensdauer auf.
Erste Prototypen der neuartigen SiC-APD werden Mitte 2024 erhältlich sein.

2024 Digitale Sonden als UV-Radiometer – Das Smartphone wird zum Messgerät

von

Dr. Tilman Weiss, sglux GmbH, Berlin, Germany

Zusammenfassung

Sensor Magazin 4/2024 (c) Magazin Verlag

UV-Strahlung wird in vielen Bereichen der industriellen Fertigung, in medizintechnischen Geräten und zur Desinfektion eingesetzt. Die präzise Messung der Bestrahlungsstärke ist für eine kontrollierte und effiziente Nutzung der UV-Strahlung wichtig. Die für diese Anwendungen eingesetzten UV-Messgeräte müssen in der Lage sein die UV-Bestrahlungsstärke über 13 Größenordnungen hinweg, von wenigen pW/cm² bis zu 10 W/cm² zuverlässig, reproduzierbar und rückführbar zu messen. Hier spielen Digitale Mess-Sonden ihre Stärken aus.

First SiC APDs from sglux

von

As part of the BMBF KMU Innovativ SiC4Flame project – FZK02P22K030 – sglux has produced the first SiC avalanche photodiodes (APDs) on 150 mm wafers together with Fraunhofer IISB Erlangen. In close cooperation with the Fraunhofer IISB team, sglux’ PhD student Felix Beier has developed a production-ready process for SiC APDs with a SACM device structure. The SiC APDs with diameters of 100 µm, 200 µm, 300 µm and 500 µm have a breakdown voltage of approximately Vbr=162.5 V and exhibit a gain m = 100 at 95% of the breakdown voltage V95%. The dark current at V95% is below 0.2 nA/mm². This means that SiC APDs have significantly better values than Si-based APDs and are also insensitive to visible radiation. Please contact us for samples for your application.

2024 – UV-Strahlung messen ohne Filter – Siliziumcarbid (SiC) – Photodioden machen’s möglich

von

Dr. Niklas Papathanasiou, sglux GmbH, Berlin, Germany

Sensor Magazin 2/2024 (c) Magazin Verlag

Zusammenfassung
Das Berliner Unternehmen sglux GmbH produziert seit mehr als 20 Jahren Photodioden und Sensoren zur Messung von UV-Strahlung, wie sie in vielen Bereichen der industriellen Fertigung, der Medizintechnik, der Feuerungstechnik und zur Entkeimungsüberwachung zum Einsatz kommen. Die präzise Erfassung der ultravioletten Bestrahlungsstärke ist für eine kontrollierte und effiziente Funktionsweise von hoher Bedeutung. sglux löst diese Aufgaben mit SiC-basierten Photodioden, seit 2009 aus eigener Halbleiterproduktion. Bei der Detektion von UV-Strahlung sind SiC-Photodioden aufgrund ihrer hohen Bandlücke von 3.26 eV im Vorteil, da sie gegenüber sichtbarer und nah-infraroter Strahlung blind sind. Zudem weisen SiC-Photodioden sehr niedrige Dunkelströme auf, sodass auch kleinste Strahlungsmengen nachgewiesen werden können. Im Bereich der Messung starker UV-Strahlung punktet SiC mit seiner hohen Degradationsfestigkeit.

2023 – 4H-SiC PIN Photodiode for VUV Detection Using an Enhanced Emitter Doping Design

von

M. Schraml¹, N. Papathanasiou², A. May¹, M. Rommel¹, T. Erlbacher³
¹Fraunhofer IISB, Erlangen, Germany
²sglux GmbH, Berlin, Germany
³Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany

2023 IEEE Photonics Conference (IPC) 12. – 16.11.2023
4H-SiC PIN Photodiode for VUV Detection Using an Enhanced Emitter Doping Desig

Zusammenfassung
The fabrication of a novel Vacuum UV (VUV) sensitive 4H-SiC pin photodiode is presented. Aluminum ion implantation was used to fabricate a patterned emitter structure with p – and p + regions resulting in the highest reported VUV sensitivity for a SiC pin photodiode.