Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kristall-Hochzeit im Nanokosmos

22.07.2014

Nahezu perfekte Halbleiter-Kristalle in einem Silizium-Nanodraht einzubetten, dies ist Forschern des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der Technischen Universität (TU) Wien und der Marie-Sklodowska-Universität Lublin gelungen.

Mit der neuen Methode zur Herstellung von Hybrid-Nanodrähten könnten in Zukunft sehr schnelle und multifunktionale Recheneinheiten auf einem einzigen Chip untergebracht werden. Die Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift „Nano Research“ publiziert.


Das Indiumarsenid (grün-cyan) ist perfekt in den Nanodraht (blau) integriert. (Energiedispersive Röntgenspektroskopie) HZDR/Prucnal


In den Nanodraht eingebettet: Auch unter dem Transmissions-Elektronenmikroskop ist der Verbindungs-Halbleiter als Querstruktur gut zu erkennen. HZDR/Prucnal

Die Nano-Optoelektronik gilt als Grundpfeiler zukünftiger Chiptechnik, doch die Forschung steht dabei vor großen Herausforderungen: Einerseits müssen die elektronischen Bauelemente auf immer kleinerem Raum untergebracht werden.

Andererseits sollen auch sogenannte Verbindungs-Halbleiter in die üblichen Materialien eingebettet werden. Denn im Gegensatz zu Silizium besitzen solche Halbleiter besonders bewegliche Ladungsträger und könnten so die Leistungsfähigkeit modernster siliziumbasierter CMOS-Technik verbessern.

Wissenschaftler des HZDR, der TU Wien und der Marie-Sklodowska-Universität Lublin sind nun beiden Zielen einen Schritt näher gekommen: Sie integrierten Verbindungs-Halbleiter-Kristalle aus Indiumarsenid (InAs) in Silizium-Nanodrähte, welche sich ideal für die Konstruktion immer kompakterer Chips eignen.

Bislang lag in dieser Integration der Kristalle das größte Problem solcher „Hetero-Nanodrähte": Oberhalb des Nanometer-Bereiches sorgten Fehlanpassungen der Kristallgitter stets für sehr viele Defekte. Die Forscher erreichten jetzt erstmals eine nahezu perfekte Erzeugung und Einbettung der InAs-Kristalle in die Nanodrähte.

Implantierte Atome bilden Kristalle in der Flüssigphase

Zum Einsatz kamen dabei die Ionenstrahlsynthese und eine Wärmebehandlung mit Xenon-Blitzlampen, beides Techniken, bei denen das Ionenstrahlzentrum des HZDR über langjährige Erfahrung verfügt. Zunächst mussten die Wissenschaftler eine gewisse Menge an Atomen präzise per Ionenimplantation in die Drähte einbringen.

Innerhalb von nur 20 Millisekunden erfolgte dann die Wärmebehandlung des Siliziumdrahtes in seiner Flüssigphase. „Eine nur etwa 15 Nanometer dicke Siliziumoxid-Hülle hält den flüssigen Nanodraht in seiner Form“, erklärt der HZDR-Forscher Dr. Slawomir Prucnal, „während die implantierten Atome die Indiumarsenid-Kristalle bilden.“

Dr. Wolfgang Skorupa, der Leiter der Forschungsabteilung, fügt hinzu: „Die Atome diffundieren in der flüssigen Siliziumphase so schnell, dass sie innerhalb von wenigen Millisekunden makellose Einkristalle mit nahezu perfekten Grenzflächen zur Umgebung bilden.“ Als nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler das Einbringen von Fremdatomen noch besser kontrollieren und zudem Größe und Verteilung der Kristalle optimieren.

Weitere Informationen:

https://www.hzdr.de/presse/nanodraht

Dr. Christine Bohnet | Helmholtz-Zentrum

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht IT-Kühlung: So schaffen Kleinbetriebe den Sprung in die IT-Profiliga
23.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Plug & Play: Drei auf einen Streich
29.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Flashmob der Moleküle

19.01.2017 | Physik Astronomie

Tollwutviren zeigen Verschaltungen im gläsernen Gehirn

19.01.2017 | Medizin Gesundheit

Fraunhofer-Institute entwickeln zerstörungsfreie Qualitätsprüfung für Hybridgussbauteile

19.01.2017 | Verfahrenstechnologie