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Chipherstellung: Gedruckte elektronische Schaltkreise

David Webber und Richard Brutchey von der University of Southern California (USA) haben eine Mischung aus zwei organischen Chemikalien gefunden, in der sich mehrere gebräuchliche Halbleiter lösen. Dies gilt als ein wichtiger Schritt, um elektronische Schaltkreise künftig drucken zu können, was ihre Herstellung deutlich vereinfachen und verbilligen würde.

Heute verwendete anorganische Halbleiter wie die Chalkogenide – chemische Verbindungen aus einem Element der 6. Hauptgruppe und einem Metall – sind in nahezu allen Flüssigkeiten unlöslich. Aus ihnen bestehen zentrale Komponenten in integrierten Schaltkreisen, ebenso wie in Solarzellen und optischen Speichermedien. Beispielsweise dienen sie für die Beschichtung von CDs und DVDs.

Wie die Forscher herausfanden, lösen sich mehrere gebräuchliche Chalkogenide in einer Mischung aus 1,2-Ethandiamin und 1,2-Ethandithiol. In den entstehenden Flüssigkeiten macht der Feststoff bis zu einem Drittel der Masse aus. Für sich lösen die Einzelkomponenten der Mischung die Halbleiter dagegen nicht, weshalb die Forscher vermuten, dass 1,2-Ethandiamin und 1,2-Ethandithiol hierfür chemisch miteinander reagieren müssen. Dabei geben Thiolgruppen Wasserstoffionen an Aminogruppen ab, wodurch Thiolat-Anionen entstehen, die dann die Chalkogenid-Struktur aufsprengen.

Weber und Brutchey druckten mit den Halbleiterlösungen einige hundert Nanometer dünne, amorphe Schichten. Die Reste des Lösungsmittels ließen sich durch Erwärmen auf zirka 350 Grad austreiben. Zurück blieb ein kristalliner Halbleiterfilm.

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  • Quelle

Webber, D. H. , Brutchey, R. L.: Alkahest for V2VI3 chalcogenides: dissolution of nine bulk semiconductors in a diamine-dithiol solvent mixture. In: Journal of the American Chemical Society 135, S. 15722 – 15725, 2013