Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

2D-Elektronik aus Graphen rückt näher

28.01.2013
Forscher bauen einatomige Schichten in Kombination mit Isolator

Forschern der Rice University ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg in Richtung zweidimensionaler Elektronik aus dem Wundermaterial Graphen gelungen. Sie haben es geschafft, wirklich nur atomdicke Schichten zu fertigen, die das leitfähige Kohlenstoff-Material in präzisen Mustern mit einem passenden Isolator kombinieren.


Graphen-Eule: mikroskopisch präzise (Foto: Zheng Liu/Rice University)

"Es sollte möglich sein, voll funktionsfähige Geräte mit Schaltkreisen von 30 oder 20 Nanometern in 2D zu fertigen", meint Jun Lou, Maschinenbauer und Materialforscher an der Rice University. Das könnte beispielsweise neue Möglichkeiten in Sachen flexibler Elektronik eröffnen.

Die in Nature Nanotechnology veröffentlichte Arbeit ist Jürg Osterwalder, Oberflächenphysiker an der Universität Zürich http://www.uzh.ch , zufolge sehr interessant. "Graphen bietet zusätzlich zu Anwendungen in der Elektronik und als transparenter Leiter auch die Möglichkeit, gewisse Quanteneffekte bei Raumtemperatur zu sehen, die bei konventionellen Materialien nur bei sehr tiefen Temperaturen auftreten", erklärt der am EU-Flagship-Projekt Graphen http://www.graphene-flagship.eu beteiligte Forscher gegenüber pressetext. Ein Beispiel dafür ist der Quanten-Hall-Effekt, den sich die Präzisionsmesstechnologie zunutze macht.

Leiten allein reicht nicht

Das atomdicke Kohelnstoff-Material Graphen gilt aufgrund seiner Leitfähigkeit als hochinteressantes Elektronik-Material. Doch für wirkliche Elektronik reicht ein Leiter nicht, es braucht unter anderem auch isolierende Komponenten. Dafür setzt das Rice-Team auf hexagonales Bornitrid, da dies ebenso wie Graphen eine sechseckige Wabenstruktur hat. Den Forschern ist es gelungen, beide Materialien in einer nur ein Atom dicken Schicht zu kombinieren und dabei wirklich präzise Strukturen herauszuarbeiten. Dazu haben sie in einem lithografischen Verfahren Graphen in Lücken eingebettet, die in das Bornitrid geätzt wurden.

Wie genau das gelingt, zeigt beispielsweise ein winziges Bild des Universitäts-Maskottchens, einer Eule. Einzelstrukturen sind dabei rund 100 Nanometer groß, doch mit aktuellen lithografischen Techniken sollten dem Team zufolge Strukturen mit einem Fünftel dieser Größe möglich sein - was in etwa der Strukturgröße aktueller Silizium-Halbleitertechnologie entspricht. Als nächstes will man einen Halbleiter als dritte Komponente in seine Materialschicht einbetten. "Wenn das gelingt, können wir wirklich integrierte planare Geräte fertigen", so Rice-Forscher Zheng Liu.

Lohnende Herausforderung

Das Ziel des Rice-Teams ist ambitioniert, immerhin erfordert vollwertige Elektronik viele Komponenten wie etwa Gate-Elektroden zu Transistoren. "Rein zweidimensional zu bleiben, ist sicher schwierig", meint daher Osterwalder. Außerdem sei mit Blick auf die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten die Frage, wie exakt die Grenze zwischen den einzelnen Materialbereichen ausfallen. "Mit lithografischen Methoden erreicht man schwerlich atomare Präzision", so der Physiker.

Gelingt es wirklich, 2D-Elektronik zu fertigen, wäre das nicht nur für Bereiche wie flexible Elektronik interessant. Profitieren könnte unter anderem auch die Präzisionsmesstechnologie in der Metrologie, der Lehre von Maßen und Maßsystemen. Dort gäbe es Osterwalder zufolge potenziell weiteres Anwendungspotenzial für 2D-Elektronik jenseits von konventionellen Bauelementen, beispielsweise Einelektronentransistoren.

Thomas Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.rice.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Ergonomie am Arbeitsplatz: Kamera erkennt ungesunde Bewegungen
24.04.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht TU Ilmenau entwickelt Chiptechnologie von morgen
20.04.2017 | Technische Universität Ilmenau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik