Nanotechnik Wissenschaftler stellen Transistoren aus ultradünnem Silicen her

Forscher der University of Texas in Austin haben die ersten Transistoren aus dem Material Silicen produziert. Silicen hat die Dicke eines Silizium-Atoms. Die Wissenschaftler erwarten, mit dem Material sehr schnelle und effiziente Computer-Chips herstellen zu können.

Dünner geht es fast nicht mehr – Silicen ist eine zweidimensionale Struktur, die aus wabenförmig angeordneten Siliziumatomen besteht und damit auch genau die Dicke eines Siliziumatoms aufweist.

Die Struktur von Silicen ähnelt der des Graphens. Allerdings ist Graphen plan, eine Silicenschicht dagegen gewellt.

Das auf Kohlenstoff basierende Material Graphen ist in der Lage, Strom fast ohne Widerstand zu leiten. Dem Silicen werden ähnliche elektrische Eigenschaften nachgesagt, weswegen das Material für die Halbleiterherstellung hochinteressant ist.

Erst im vergangenen Jahr gelang es Wissenschaftlern, stabile Silicenschichten zu züchten. Damals hoffte Paola De Padova vom Nationalen Forschungsrat Italiens, dass es bald möglich sein werde, das Material im Halbleiterbereich einzusetzen.

Dieses Ziel scheinen die Wissenschaftler der University of Texas in Austin mittlerweile erreicht zu haben. Dazu musste eine Methode gefunden werden, die es erlaubt, Silicen herzustellen, ohne dass sich das Material beim Kontakt mit dem Luftsauerstoff wieder zersetzt.

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Deji Akinwande, Assistenzprofessor an der Cockrell School of Engineering der University of Texas, und sein Team arbeiteten hierfür mit dem italienischen Institut für Mikroelektronik und Mikrosysteme in Agrate Brianza zusammen.

„Der große Durchbruch liegt in der effizienten Fabrikationsmethode bei niedrigen Temperaturen“, beurteilt Akinwande die Resultate seiner Arbeit.

Bei dem Verfahren, das die Forscher entwickelten, wird kristallines Silber in einer Vakuumkammer mit Silizium bedampft. Auf einer dünnen Silberschicht formte sich das Silicen, darauf wurde wiederum eine dünne Schicht aus Aluminiumoxid platziert.

Das so entstandene Sandwich mit der Silicenschicht in der Mitte konnte abgeschält und auf ein Trägermaterial aus oxidiertem Silizium aufgebracht werden.

Die Forscher konnten das Teile des Silbers vorsichtig entfernen. Übrig blieben dann zwei metallische Elektroden, die durch einen Silicenstreifen verbunden waren.

Akinwande und seine Kollegen wollen weiter daran arbeiten, Methoden für die Herstellung von Silicen zu entwickeln. Computer-Chips aus diesem Material könnten einerseits sehr schnell sein und andererseits sehr wenig Strom verbrauchen.

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