Besonders kleine und energieeffiziente Transistoren für Computerchips
lassen sich aus dem Material Molybdänit herstellen, wie Physiker der
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) berichten. Das in der Natur reichlich vorkommende
Mineral habe klare Vorteile gegenüber dem heute für Computerchips gängigen Halbleiter Silizium sowie dem auf Kohlenstoff basierenden Graphen, das als künftiges Baumaterial für Transistoren gehandelt wird, so die Forscher um Andras Kis.
Molybdänit im Transistor | Diese Modelldarstellung zeigt, wie sich das Molybdänit in einem Transistor integrieren ließe.
Ähnlich wie die Kohlenstoffmodifikation Graphit – Basis für Graphen – ist Molybdänit (MoS2 ) aus ultradünnen Schichten
aufgebaut, die aus einem nur drei Atomlagen dicken Sandwich aus
Molybdän- und Schwefelatomen bestehen. Einzelne Molybdänitschichten
eigneten sich besonders für den Bau von sehr kleinen Transistoren, so Kis: In einer nur 0,65 Nanometer dünnen Molybdänitlage seien Elektronen genauso beweglich
wie in einer 2 Nanometer dünnen Schicht aus Silizium. Und zur Zeit
könnten noch keine Siliziumschichten gefertigt werden, die genauso dünn
seien wie einzelne Molybdänitlagen. Auch der geringe Energieverbrauch macht das Material interessant: Transistoren aus Molybdänit verbrauchen 100 000 Mal weniger
Energie im Standby-Modus als traditionelle Siliziumbauteile.
Graphen wiederum besteht zwar ebenso aus sehr dünnen Schichten, die sich aus
Graphit gewinnen lassen, was den Bau sehr kleiner Transistoren erlaubt. Gegenüber Graphen hat Molybdänit aber einen für den Bau von Transistoren wichtigen
Vorteil: Es wirkt als ein Halbleiter und verfügt über eine so genannte
Bandlücke – einen Energiebereich, der für
Elektronen "verboten" ist. Die Existenz der Bandlücke ist wichtig, um die
Bewegung der Elektronen zu kontrollieren und auf einfache Weise zwischen
dem An- und Auszustand eines Transistors umschalten zu können. Graphen
hat als Halbmetall keine Bandlücke; sie muss erst durch Bearbeitung
des Materials erzeugt werden. Außer für Computerchips ließe sich Molybdänit zudem für Leuchtdioden
oder Solarzellen verwenden, nennt Kis weitere Einsatzmöglichkeiten des Werkstoffs. (cm)
Schreiben Sie uns!
Beitrag schreiben