News: Nano mal anders
Alles möglichst klein zu machen, scheint die Devise der Nanotechnologie zu sein. Aber manchmal ist auch der umgekehrte Weg vielversprechend.
Kleiner und immer kleiner werden die Strukturen auf Computerchips. Denn schließlich gilt es, Prozessoren mehr Leistung zu entlocken und in Speicherbausteine mehr Daten auf gleichen Platz zu quetschen. Während sich die Industrie dabei im Wesentlichen noch in den Gefilden des Mikrokosmos tummelt, ist man in den Forschungslaboren schon längst ein paar Schritte weiter und experimentiert mit Nanometer großen Strukturen.
Doch manchmal scheint das Ziel dabei gar nicht unbedingt im Kleinen zu liegen, wie etwa die Arbeit von Xiangfeng Duan und seinen Kollegen zeigt. Zwar bedienten sich die Forscher der Firma Nanosys durchaus winziger, gerade mal Nanometer breiter Drähte und Bändchen aus Silicium und Cadmiumsulfid, jedoch nicht um daraus einen ebenso kleinen Schaltkreis herzustellen – nein, die Wissenschaftler brachten die Winzlinge vielmehr in Massen auf ein Substrat als Basis für einen neuartigen Mikrotransistor.
Aber die lassen sich doch im Allgemeinen einfacher aus herkömmlichen Halbleitern herstellen, werden Sie sich vielleicht zu Recht fragen. Das stimmt auch, allerdings nicht für jede Unterlage. So lässt sich die gewohnte Halbleiterelektronik leider nur schwierig auf ein Kunststoffsubstrat übertragen. Die hohen Prozesstemperaturen, die beim Umgang mit kristallinen Halbleitern nötig sind, verhindern dies. Auch amorphe und organische Halbleiter, die sich mit Kunststoffen besser vertragen, können nur bedingt beglücken, denn die Ladungsträger sind hier drin nicht ganz so beweglich wie in kristallinem Material. Das wiederum beeinträchtigt die Schaltzeiten der Bauelemente.
Der Transistor aus Nanodrähten hat offensichtlich nicht mit diesen Problemen zu kämpfen. Denn schließlich besteht sein Herz aus kristallinem Material, wenn auch in viele Streifen geschnitten. Diese Nanodrähte lassen sich vergleichsweise leicht auf ein Trägermaterial aufbringen – hohe Temperaturen sind dabei nicht erforderlich. So werden etwa die Siliciumdrähte im Verfahren der so genannten chemischen Gasphasenabscheidung aus Monosilan (SiH4) und Diboran (B2H6) gewonnen und anschließend in einer Ethanollösung im Ultraschallbad fein verteilt. Beim Auftragen bestimmt dann schließlich die Fließrichtung die Ausrichtung der Nanodrähte, sodass ein dünner Film paralleler Drähtchen entsteht.
Hierauf lassen sich nun nach Belieben mit den üblichen Methoden der Halbleiterindustrie Strukturen aufbringen, etwa die Elektroden eines Transistors. So geschehen auch in den Laboren von Nanosys. Und tatsächlich: Der fertige Dünnfilm-Feldeffekt-Transistor konnte mit elektronischen Eigenschaften aufwarten, die deutlich besser sind, als die amorpher oder organischer Transistoren und fast an polykristalline Exemplare heranreichen. Die Forscher gehen sogar davon aus, dass sich die Leistung noch verbessern lässt, indem sie Drähtchendichte weiter erhöhen. Dabei könne der neue Transistor gerade für flexible und anziehbare Anwendungen interessant werden.
Doch manchmal scheint das Ziel dabei gar nicht unbedingt im Kleinen zu liegen, wie etwa die Arbeit von Xiangfeng Duan und seinen Kollegen zeigt. Zwar bedienten sich die Forscher der Firma Nanosys durchaus winziger, gerade mal Nanometer breiter Drähte und Bändchen aus Silicium und Cadmiumsulfid, jedoch nicht um daraus einen ebenso kleinen Schaltkreis herzustellen – nein, die Wissenschaftler brachten die Winzlinge vielmehr in Massen auf ein Substrat als Basis für einen neuartigen Mikrotransistor.
Aber die lassen sich doch im Allgemeinen einfacher aus herkömmlichen Halbleitern herstellen, werden Sie sich vielleicht zu Recht fragen. Das stimmt auch, allerdings nicht für jede Unterlage. So lässt sich die gewohnte Halbleiterelektronik leider nur schwierig auf ein Kunststoffsubstrat übertragen. Die hohen Prozesstemperaturen, die beim Umgang mit kristallinen Halbleitern nötig sind, verhindern dies. Auch amorphe und organische Halbleiter, die sich mit Kunststoffen besser vertragen, können nur bedingt beglücken, denn die Ladungsträger sind hier drin nicht ganz so beweglich wie in kristallinem Material. Das wiederum beeinträchtigt die Schaltzeiten der Bauelemente.
Der Transistor aus Nanodrähten hat offensichtlich nicht mit diesen Problemen zu kämpfen. Denn schließlich besteht sein Herz aus kristallinem Material, wenn auch in viele Streifen geschnitten. Diese Nanodrähte lassen sich vergleichsweise leicht auf ein Trägermaterial aufbringen – hohe Temperaturen sind dabei nicht erforderlich. So werden etwa die Siliciumdrähte im Verfahren der so genannten chemischen Gasphasenabscheidung aus Monosilan (SiH4) und Diboran (B2H6) gewonnen und anschließend in einer Ethanollösung im Ultraschallbad fein verteilt. Beim Auftragen bestimmt dann schließlich die Fließrichtung die Ausrichtung der Nanodrähte, sodass ein dünner Film paralleler Drähtchen entsteht.
Hierauf lassen sich nun nach Belieben mit den üblichen Methoden der Halbleiterindustrie Strukturen aufbringen, etwa die Elektroden eines Transistors. So geschehen auch in den Laboren von Nanosys. Und tatsächlich: Der fertige Dünnfilm-Feldeffekt-Transistor konnte mit elektronischen Eigenschaften aufwarten, die deutlich besser sind, als die amorpher oder organischer Transistoren und fast an polykristalline Exemplare heranreichen. Die Forscher gehen sogar davon aus, dass sich die Leistung noch verbessern lässt, indem sie Drähtchendichte weiter erhöhen. Dabei könne der neue Transistor gerade für flexible und anziehbare Anwendungen interessant werden.
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