Germanium: Anwendungen und Einsatzgebiete — Teil 2
LiDAR Systeme
LiDAR-Sensoren werden genutzt um dreidimensionale Informationen über die 3D-Form von Objekten und deren Oberflächenstrukturen vermessen zu können. Die Technik wird genutzt, um Laser einsetzen zu können, die für unsere Augen keine Gefahr darstellen. Bei selbstfahrenden Autos sind solche Systeme für den superschnellen Scan der Umgebung im Einsatz. Die Fahrinformation wird dann durch das Automobil eigenständig berechnet.
Photodioden
Für Telekommunikationszwecke sind InP und GaAs die beiden Arten von Substraten, die für das Wachstum der Photodioden-Bauelemente verwendet werden. InGaAs auf InP-Wafer ist heute das Standardmaterial für Hochgeschwindigkeitsanwendungen. Silizium und Germanium werden ebenfalls für Photodioden verwendet, aber eher für andere Anwendungen als die Telekommunikation. Um Telekommunikation schnell zu halten ist nicht nur das Lichtwellenleiterkabel entscheidend, sondern auch die schnelle Umwandlung der optischen Signale in Computerlesbare Nullen und Einsen.
Radiofrequenzkommunikation
Radiofrequenzchips finden ihren Einsatz in der drahtlosen Telekommunikation. Hier wird ein elektromagnetisches Signal zur Kommunikation genutzt. Das Frequenzspektrum der Übertragung hat eine Range von 3 kHz bis 300 GHz. Die RF-Technologie findet ihren Nutzen Handies, im wireless LAN und in der Satelliten- und Fernerkundung eingesetzt. Es gibt hier sehr viele Anwendungen bei denen Germanium eingesetzt wird.
In dieser Technik liefert eine Signal-Quelle digitale Informationen an einen Sender. Übertragen werden Daten zur Steuerung, Datenübertragung, Audio und Video. Der Sender sendet die Informationen über eine Antenne an den Empfänger. Die Funktionen des Sendeprozesses sind Modulation, Codierung, A/D‑Wandlung, D/A‑Wandlung mit Decodierung und Demodulation. Zur Funktionserfüllung werden bei Empfang und Sendung Signalverstärkung und Frequenzfilterung durchgeführt.
RF-Halbleiterbauelemente
Ein RF-System besitzt, wie jedes Sendesystem einen Sender und einen Empfänger. Die Bauteile bestehen aus vielen Komponenten:
- Leistungsverstärker zur Verstärkung des ausgesendeten Signals
- Rauscharme Verstärker zur Verstärkung des eingehenden Signals
- Filter wählen Signale nach Frequenz
- Schalter, die Signale von einem zum anderen Radiofrequenzpfad pendeln
Die genannten Komponenten beinhalten kritische Metalle, wie Germanium, die zu ihrem Aufbau unabdingbar sind. Bei diesen Komponenten handelt es sich um integrierte Schaltkreise, die aus Halbleiterbauelementen bestehen. Dabei sind Transistoren die wichtigste Halbleiterbauelemente. Ihre integrierten Funktionen hängen von den gesünschten Anwendungen ab. Sie werden auf sogenannten Waferoberflächen hergestsllt. Dabei werden viele Chips gleichzeitig auf einem Wafer mit einem Durchmesser von bis zu 30 cm angeordnet. Um den Wafer zu erzeigen sind Layering, also die Beschichtung, dann das Paterning, also die Musterung, Dotierung und Hitzebehandlung nötig.