Startseite > Halbleiter > Phosphor und Arsen als Konkurrenz zu Graphen?

Technische Universität München

Phosphor und Arsen als Konkurrenz zu Graphen?

9. Juli 2015, 13:45 Uhr | Ralf Higgelke

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Phosphoren statt Graphen

In einer Kooperation der Technischen Universität München (TUM) und der Universität Regensburg auf deutscher Seite sowie den amerikanischen Universitäten von Südkalifornien (University of Southern California, USC) und Yale wurden nun erstmals Feldeffekttransistoren aus Arsen enthaltendem schwarzem Phosphor hergestellt. Die Verbindungen synthetisierte Marianne Köpf im Labor des Fachgebiets für Synthese und Charakterisierung innovativer Materialien an der TU München. Feldeffekttransistoren wurden in der Gruppe um Professor Zhou und Dr. Liu gebaut und vermessen.

Die von ihr entwickelte neue Methode ermöglicht es, schwarzes Arsen-Phosphor ohne hohen Druck zu synthetisieren. Das erfordert weniger Energie und ist billiger. Über den Arsengehalt kann die Lücke zwischen Valenz- und Leitungsband präzise eingestellt werden. »Das erlaubt es uns, Materialien mit bisher unerreichbaren elektronischen und optischen Eigenschaften in einem Energiefenster herzustellen, das bisher nicht zugänglich war«, betont Professor Tom Nilges, Leiter des Fachgebiets für Synthese und Charakterisierung innovativer Materialien.

Detektoren für Infrarot

Aufgrund seiner geringen Bandlücke von nur 0,15 eV können aus dem Material Sensoren aufgebaut werden, die Wellenlängen im langwelligen Infrarot detektieren können. In diesem Bereich arbeiten beispielsweise LiDAR-Sensoren (Light Detection and Ranging). Sie werden beispielsweise in Autos als Abstandssensoren eingesetzt. Eine andere Anwendung ist die Messung von Staubteilchen und Spurengasen in der Umweltmesstechnik.

Ein weiterer interessanter Aspekt dieser neuen zweidimensionalen Halbleiter sind ihre anisotropen elektronischen und optischen Eigenschaften. Denn die Materialien zeigen unterschiedliches Verhalten entlang der x- und y-Richtung in der gleichen Ebene. Das Material kann in Schichten abgelöst werden. Die dünnsten bisher erreichten Schichten waren lediglich zwei Atomlagen dick.