In der Mobilfunk-Technologie wird ein immer weiter steigender Energieverbrauch bei gleichzeitig gestiegenen Energiepreisen verzeichnet. Diese Kombination motiviert, an energieeffizienteren Lösungen zu forschen. Neben dem hohen, ungenutzten Energieeinsparpotential sind die geringen Recyclingraten von den in Mobilfunk-Technologien verwendeten Halbleitermaterialien problematisch. Grund dafür ist, dass diese Materialien nicht nur im Mobilfunkbereich, sondern auch in weiten Teilen der Industrie für halbleiterbasierte Technologien verwendet werden und die Rohmaterialien endliche Ressourcen sind.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, den Energieverbrauch im Mobilfunk zu senken und für die dafür entwickelten, neuartigen Bauteile einen Recyclingprozess zu erforschen, der für die verwendeten Materialien einen Materialkreislauf ermöglicht. Hauptverbraucher im Mobilfunk sind die Hochfrequenz-Leistungsverstärker. Diesen sind piezoelektrische Bandpassfilter vorgeschaltet. Durch Steigerung der Energieeffizienz und des Kopplungsfaktors der Filter soll der Energiebedarf der Verbraucher um 10-15% gesenkt werden.
In dem Forschungsvorhaben soll die Verbesserung der Energieeffizienz durch das Erforschen und Entwickeln von Volumenwellenfiltern (bulk accoustic wave devices: BAWs) auf Basis von neuartigen HfxAl1-xN Schichten mit besonders hohen piezoelektrischen Koeffizienten erreicht werden. Hierzu sollen die physikalischen Eigenschaften der HfxAl1-xN-Legierungen mittels Dichtefunktionaltheorie simuliert werden. Der Fokus des Forschungsvorhabens liegt auf der Herstellung, Charakterisierung und Optimierung der HfxAl1-xN-Dünnschichten. Die optimierten HfxAl1-xN-Schichten sollen dann zur Herstellung von BAWs verwendet werden, welche im Anschluss charakterisiert werden. Zusätzlich soll ein Recyclingprozess für die BAWs entwickelt werden, um die enthaltenen Materialien aus den Bauteilen zurückzugewinnen. Dazu soll ein thermisch induzierter Sublimationsprozess erforscht werden, der durch die geringere benötigte thermische Energie im Vergleich zu Verbrennungs- oder Schmelzprozessen kostengünstiger und umweltschonender ist.