Hochleistungs-Schaltkreis aus Graphen entwickelt

29. Juli 2012, 11:56
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Neue Methode kombiniert Graphen mit Siliziumkarbid zu robustem und schnellem Transistor

Deutsche Physiker haben ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich aus Graphen und Siliziumkarbid integrierte Schaltkreise herstellen lassen. Das Resultat ist ein schneller und robuster Transistor mit exzellenten Schalteigenschaften. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse jetzt in der Fachzeitschrift "Nature Communications".

Graphen ist eine Graphitschicht mit der Dicke einer einzigen Atomlage. Das Material hat außergewöhnliche Eigenschaften, und Wissenschafter auf der ganzen Welt sehen darin großes Potenzial für die Elektronik. Bereits 2009 haben Erlanger Forscher das Verfahren zur großflächigen Herstellung von Graphen auf einer Siliziumkarbidschicht entwickelt - allerdings ist es bisher nicht gelungen, leistungsfähige Transistoren mit guten Schalteigenschaften aus Graphen zu entwickeln.

Genau das haben Heiko Weber vom Lehrstuhl für Angewandte Physik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und seine Mitarbeiter nun geschafft. Dabei gingen sie einen anderen Weg als die meisten ihrer internationalen Kollegen: "Wir verwenden ebenfalls Siliziumkarbid als Trägermaterial für das Graphenwachstum - allerdings nicht als isolierende, sondern als leitfähige Schichtstruktur", erklärt Weber. "Das heißt, wir nutzen die Eigenschaften beider Materialien für elektronische Prozesse."

Schnell und robust

Durch geschickte Strukturierung und Behandlung mit Wasserstoff können die Erlanger Physiker die Grenzfläche zwischen Graphen und Siliziumkarbid so manipulieren, dass ein Transistor entsteht, der exzellente Schalteigenschaften hat und zudem noch schnell ist. "Das Herausragende ist aber, dass der Transistor lediglich aus zwei Materialien besteht, die sehr robust sind", sagt Heiko Weber. "Diese Technik ist nicht nur für den Bau einzelner Transistoren, sondern auch für die Entwicklung komplexer Schaltkreise geeignet." (red, derstandard.at, 29.7.2012)

  • Das auf einem Siliziumkarbid-Kristall gewachsene Graphen wird in 
Leiterbahnen strukturiert und teilweise mit Wasserstoff behandelt. 
Dadurch wird erreicht, dass Strom (im Bild: blaue Elektronen) über 
Graphen-Kontakte (schwarz) in den Siliziumkarbidkristall fließt und 
durch wasserstoffbehandelte Graphen-Kontakte (rot/gelb) kontrolliert 
werden kann.
    grafik: j. jobst, s. hertel

    Das auf einem Siliziumkarbid-Kristall gewachsene Graphen wird in Leiterbahnen strukturiert und teilweise mit Wasserstoff behandelt. Dadurch wird erreicht, dass Strom (im Bild: blaue Elektronen) über Graphen-Kontakte (schwarz) in den Siliziumkarbidkristall fließt und durch wasserstoffbehandelte Graphen-Kontakte (rot/gelb) kontrolliert werden kann.

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