Neben Silizium gibt es eine Reihe anderer Materialien, aus denen elektronische Bauelemente hergestellt werden können – zum Beispiel Verbindungshalbleiter wie Siliziumcarbid und Galliumnitrid. Sie kommen zum Einsatz, wenn hohe Geschwindigkeit oder geringe Verluste erforderlich sind. Insbesondere E-Autos profitieren von Transistoren aus Siliziumcarbid oder Galliumnitrid, weil sie weniger Verluste verursachen und höhere Geschwindigkeiten bieten als Bauelemente aus Silizium. 

Der Herstellungsprozess von Verbindungshalbleitern ist komplex und energieaufwendig, weil dabei Temperaturen von mehr als 1.000 Grad Celsius benötigt und toxische Gase eingesetzt werden. „Hinzu kommt, dass sowohl die Temperatur als auch die Gaskonzentration in den Reaktoren extrem gleichmäßig sein müssen“, erklärt Dr. Volker Sinhoff, Geschäftsführer der Element 3–5 GmbH aus Baesweiler, nahe Aachen. „Etablierte Verfahren stoßen im Hinblick auf Effizienzsteigerungen an ihre physikalischen Grenzen.“

Darum hat Element 3–5 einen alternativen Herstellungsprozess entwickelt: Die Ausgangsmaterialien werden mithilfe von Plasmaquellen in die Anlage eingespeist, wodurch im Reaktor nur noch eine Temperatur von 300 Grad Celsius erforderlich ist. „Diese geringere Temperatur, der Einsatz von eigens entwickelten Plasmaquellen und das Hochvakuum sind der Schlüssel für die Effizienz unseres Verfahrens“, erklärt Sinhoff. „Die Herstellungskosten sinken dadurch um mehr als 90 Prozent, was den Einsatz von Verbindungshalbleitern in völlig neuen Anwendungen ermöglicht, und die Dekarbonisierung noch schneller vorantreibt.“

Eine erste Serienproduktionsanlage hat Element 3–5 bereits gebaut und in der Qualifizierung bei Anwendern. Weitere Produktionslinien sind geplant, sollen aber im Besitz des Unternehmens bleiben. „Diese Anlagen wollen wir selbst betreiben und werden so zum Halbleiterhersteller“, so Dr. Sinhoff. „Das Potenzial zur Kostensenkung ist gewaltig, und darum ist unser potenzieller Markt riesig.“ Entsprechend schnell wächst auch die Belegschaft: Derzeit arbeiten 20 Experten bei Element 3–5, Ende dieses Jahres sollen es 50 sein, 2026 dann schon rund 100.