Skip to main content
main-content

28.02.2017 | Mikroelektronik | Im Fokus | Onlineartikel

Zweidimensionales Halbleitermaterial

Autor:
Dieter Beste

Ein neuartiger Funktionswerkstoff, dünn wie ein Atom, könnte sehr kleine elektronische Bauelemente ermöglichen. Anders als das gefeierte Graphen ist das neue Material halbleitend.

Das von dem Physiker Axel Enders von der Universität Bayreuth gemeinsam mit US-amerikanischen und polnischen Partnern entwickelte Material "Hexagonal Boron-Carbon-Nitrogen (h-BCN)" enthält – anders als Graphen – neben Kohlenstoff auch Bor und Stickstoff und zeigt Halbleiter-Eigenschaften. In der Zeitschrift "ACS Nano" stellten die Forscher jetzt ihre Entwicklung vor. Enders ist überzeugt, dass sich h-BNC für High-Tech-Anwendungen in der Elektronik weitaus besser eignet als Graphen.

Empfehlung der Redaktion

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Graphen und weitere Kohlenstoffallotrope

Mit Graphen bezeichnet man eine dünne, zwei-dimensionale Kohlenstoffschicht, die aus nur einer Lage (Monolage), hexagonal miteinander verbundener Atome besteht. 


Graphen ist ein Gitter aus Kohlenstoffatomen, die nur in der Fläche – also nur in zwei Dimensionen – miteinander vernetzt sind. Das Gitter ist daher genauso dünn wie ein einzelnes Atom. Als diese Struktur nach ihrer Entdeckung genauer erforscht wurde, löste vor allem ihre enorme Stabilität weltweite Begeisterung aus. Graphen ist 100- bis 300-mal stärker als Stahl und zugleich ein hervorragender Leiter für Wärme und Elektrizität. Doch Elektronen fließen bei jeder beliebigen elektrischen Spannung ungehindert hindurch, sodass es keine definierten ‚Ein‘- und ‚Aus‘-Zustände gibt. "Deshalb ist Graphen für elektronische Bauteile ungeeignet. Hierfür werden Halbleiter benötigt, weil nur sie schaltbare ‚Ein‘- und ‚Aus‘-Zustände gewährleisten", erklärt Enders.

"Von Graphen abgeleitete 2D-Materialsysteme: Zu den vielversprechenden Materialien gehören beispielsweise reine Schichten und kombinierte Schichtsysteme auf Basis von Bornitrid (BN), Niobselenid (BbSe2), Tantalsulfid (TaS2) und Molybdänsulfid (MoS2)." Peter Wellmann in "Materialien der Elektronik und Energietechnik", Seite 168.

Um aus Graphen einen Halbleiter zu machen, hatte Enders die Idee, einzelne Kohlenstoffatome durch Bor und Stickstoff auszutauschen – und zwar so, dass ein zweidimensionales Gitter mit den Eigenschaften eines Halbleiters entsteht. "Unsere Entwicklung kann der Ausgangspunkt für eine neue Generation elektronischer Transistoren, Schaltkreise und Sensoren sein, die um ein Vielfaches kleiner und biegsamer sind als bisherige elektronische Elemente. Voraussichtlich ermöglichen sie eine deutliche Senkung des Stromverbrauchs", prognostiziert Enders und verweist auf die heute in der Elektronik dominierende CMOS-Technologie. Dieser Technologie seien hinsichtlich einer weiteren Miniaturisierung klare Grenzen gesetzt.

Weiterführende Themen

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

Das könnte Sie auch interessieren

10.08.2016 | Fertigungsanlagen und -maschinen | Im Fokus | Onlineartikel

Graphen für die Serie

11.08.2015 | Werkstofftechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Graphen für industrielle Anwendungen

Premium Partner

in-adhesivesMKVSNeuer Inhalt

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Whitepaper

- ANZEIGE -

Technisches Interface Design - Beispiele aus der Praxis

Eine gute Theorie besticht nur darin, dass am Ende einer Entwicklung sinnvolle und nutzergerechte Produkte herauskommen. Das Forschungs- und Lehrgebiet Technisches Design legt einen starken Wert auf die direkte Anwendung der am Institut generierten wissenschaftlichen Erkenntnisse. Die grundlegenden und trendunabhängigen Erkenntnisse sind Grundlage und werden in der Produktentwicklung angewendet. Nutzen Sie die Erkenntnisse aus den hier ausführlich dargestellten Praxisbespielen jetzt auch für Ihr Unternehmen.
Jetzt gratis downloaden!

Marktübersichten

Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen. 

Bildnachweise