Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stickstoff ist nicht so träge wie man denkt - Die neue Erkenntnis soll zu besseren Halbleitermaterialien führen

11.01.2010
Stickstoff ist als Hauptbestandteil der Luft ein allgegenwertiges, aber trotzdem wenig beachtetes Element. Das Molekül gilt als reaktionsträge, man nennt es auch inert.

Im Labor arbeitet man deshalb immer dann unter Stickstoffatmosphäre, wenn Sauerstoff oder die Feuchtigkeit der Luft zu aggressiv für empfindliche Proben sind. Der Grund für die Trägheit: Zwei Stickstoffatome sind im Molekül derart fest aneinandergebunden, dass sie für ihre Umgebung kaum Interesse haben.

Forscher des Helmholtz-Zentrums Berlin für Materialien und Energie (HZB) kratzen nun an dem sauberen Stickstoff-Image.

Im Fachmagazin Physical Review Letters erklären sie, was tatsächlich passiert, wenn Stickstoff mit einem Festkörper, wie zum Beispiel Zinkoxid in Verbindung tritt.

"Unsere Ergebnisse erklären, warum es schwierig ist, die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitermaterialien durch Dotieren mit Stickstoff zu ändern", sagt Prof. Norbert Nickel vom HZB. Zu dieser Aussage kommt er aufgrund von Berechnungen, die sich aus der Dichtefunktionaltheorie ableiten.

Nickels Berechnungen ergeben, dass das Stickstoffmolekül mit dem Zinkoxid-Gitter in Wechselwirkung tritt und dabei Bindungen zwischen Zink und Sauerstoff aufbricht. In der Folge entstehen im Kristallgitter Defekte, die zu einer verminderten elektrischen Leitfähigkeit führen. "Dieser Reaktionsweg ist typisch für eine ganze Reihe von sogenannten Verbindungshalbleitern, zum Beispiel Magnesiumoxid oder Natri-umchlorid", sagt Prof. Nickel.

Verbindungshalbleiter werden in der Elektronik und Optoelektronik verwendet. Sie dienen als Basismaterialien, deren elektrische Leitfähigkeit durch den gezielten Einbau von Fremdatomen, das sogenannte Dotieren, erhöht werden kann. Dabei ist es nicht immer einfach, das Fremdatom an der richtigen Stelle im Kristallgitter des Halbleiters zu platzieren. Bislang ungeklärt blieb beispielsweise die im Experiment gefundene Tatsache, dass das Dotieren von Zinkoxid selbst mit hoher Stickstoffkonzentration kaum zu mehr Ladungsträgern im Kristall führt. Eine mögliche Antwort haben die Forscher um Prof. Nickel nun gegeben: die eingeschleusten Stickstoffatome finden sich im Inneren des Halbleiters zu Stickstoffmolekülen zusammen und diese treten in beschriebener Weise in Wechselwirkung mit dem Kristallgitter.

"Zunächst einmal ist die Arbeit Grundlagenforschung. Sie liefert Erkenntnisse darüber, wie sich Stoffe verhalten und welchen Reaktionsmechanismen sie unterliegen", sagt Prof. Norbert Nickel. Doch darüber hinaus können die Erkenntnisse helfen, den Dotierprozess zu optimieren.

Originalarbeit in Phys. Rev. Lett. 103, 145501 (2009), DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.145501
"Defects in compound semiconductors caused by molecular nitrogen"
N. H. Nickel and M. A. Gluba
Weitere Informationen:
HZB
Kekuléstr. 5
12489 Berlin
Prof. Dr. Norbert Nickel
Institut Silizium-Photovoltaik
Tel.: 030-8062-1301, -1317
nickel@helmholtz-berlin.de
Pressestelle:
Dr. Ina Helms
Tel.: 030 / 8062-2034
ina.helms@helmholtz-berlin.de
Das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) betreibt und entwickelt Großgeräte für die Forschung mit Photonen (Synchrotronstrahlung) und Neutronen mit international konkurrenzfähigen oder sogar einmaligen Experimentiermöglichkeiten. Diese Experimentiermöglichkeiten werden jährlich von mehr als 2500 Gästen aus Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen weltweit genutzt. Das Helmholtz-Zentrum Berlin betreibt Materialforschung zu solchen Themen, die besondere Anforderungen an die Großgeräte stellen. Forschungsthemen sind Materialforschung für die Energietechnologien, Magnetische Materialien und Funktionale Materialien. Im Schwerpunkt Solarenergieforschung steht die Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen im Vordergrund, aber auch chemische Treibstoffe aus Sonnenlicht sind ein wichtiger Forschungsgegenstand. Am HZB arbeiten rund 1100 Mitarbeiter/innen, davon etwa 800 auf dem Campus Lise-Meitner in Wannsee und 300 auf dem Campus Wilhelm-Conrad-Röntgen in Adlershof.

Das HZB ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V., der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Ina Helms | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_datei?did=4064
http://www.helmholtz-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Entzündung weckt Schläfer
29.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Rostocker Forscher wollen Glyphosat „entzaubern“
29.03.2017 | Universität Rostock

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Entzündung weckt Schläfer

29.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mittelstand 4.0-Kompetenz­zentrum Stuttgart gestartet

29.03.2017 | Wirtschaft Finanzen

Energieträger: Biogene Reststoffe effizienter nutzen

29.03.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz