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Graphene-Revolution

GaAs fast zum Preis von Silizium

20. April 2017, 7:38 Uhr | Heinz Arnold

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Der Durchbruch für Graphene – aber anders als erwartet

»Billige Wafer, das ist der Grund, warum Silizium das bis heute bei weitem bevorzugte Halbleitermaterial ist«, erklärt Jeewhan Kim vom MIT. »Jetzt haben die Hersteller zum ersten Mal die Möglichkeit, ihr Material nicht nach den Kosten sondern ausschließlich nach der elektrischen Leistungsfähigkeit auszuwählen.« Das könnte nicht nur GaAs und anderen Verbund-Halbleitern einen Schub nach vorne geben, sondern es auch ermöglichen, ganz neue exotische Materialien auszuprobieren.

Es klingt paradox, aber jetzt könnte Graphene in der Hableiterfertigung doch noch für einen Durchbruch sorgen, wenn auch anders als erwartet. Denn seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 hat Graphene die Forscher begeistert – vor allem, weil es selber sehr interessante elektrische Eigenschaften aufweist: Strom fließt fast widerstandslos durch eine Graphene-Schicht. Also bemühten sich viele Wissenschaftler, Graphene selber als neues Material in die Transistorstrukturen zu integrieren. Aber gerade weil es den Strom so gut leitet, ist der Stromfluss schwer abzuschalten. Deshalb erwiesen sich Graphene-Transistoren als schlechte Schalter.

»Hier handelt es sich um einen einzigartigen Einsatz von Graphene«, sagt Philip Kim, Physikprofessor an der Harvard University und Graphene-Pionier, der an den Forschungen der Gruppe um Jeewhan Kim nicht beteiligt war. »Die Technik kann einfach in bestehende Halbleiterfertigungsprozesse integriert werden und könnte die Herstellung von dünnen Schichten revolutionieren.«

Die Wissenschaftler um Jeewhan Kim planen schon die nächsten Schritte. Es wäre möglich, Mutter-Wafer mit Regionen aus unterschiedlichen exotischen Materialien aufzubauen. So ließen sich auf der über dem Graphene angeordneten Halbleiterschicht sehr leistungsfähige, multifunktionale Bauelemente aus verschiedenen Materialien aufbauen.