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 Ein stabiles magnetisches Bit aus drei Atomen
21.09.2017 | Sonderforschungsbereich 668

nachricht Drohnen sehen auch im Dunkeln
20.09.2017 | Universität Zürich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften