Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Glänzendes Wachstum ohne Gold

27.11.2006
Max-Planck-Forscher aus Halle präsentieren neue Methode um Nanodrähte aus Silizium herzustellen

Silizium-Nanodrähte können helfen, Mikrochips weiter zu verkleinern. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik in Halle haben nun erstmals einkristalline Silizium-Nanodrähte gezüchtet, die wichtige Voraussetzungen dafür erfüllen: Sie haben Aluminium als Katalysator verwendet, um die Nanodrähte wachsen zu lassen. Bislang setzten Wissenschaftler zu diesem Zweck vor allem Gold ein. Doch schon Spuren des Edelmetalls beeinträchtigen die Funktion von Halbleiterbauteilen drastisch. Andere Metalle tun das zwar nicht.


Mit Aluminium als Katalysator hergestellte Silizium-Nanodrähte. (a) Schematische Darstellung eines Silizium-Nanodrahts. (b) Eingefärbte rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Silizium-Nanodrähten (Durchmesser etwa 40 Nanometer). Bild: Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik

Sie katalysieren den Prozess aber nur bei Temperaturen, die ihn unwirtschaftlich machen würden. Aluminium dagegen wirkt schon bei relativ niedrigen Temperaturen als Katalysator und verringert die Qualität elektronischer Bauteile nicht. (Nature Nanotechnology, online: 26. Oktober 2006).

Um effizientere und leistungsfähigere Mikrochips zu entwickeln, versucht die Halbleiterindustrie, die Schaltkreise immer weiter zu verkleinern. Während zurzeit die Transistoren auf der Oberfläche der Chips liegen, würden Silizium-Nanodrähte senkrecht stehen und damit den Platzbedarf deutlich verringern. Forscher des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik haben jetzt erstmals Silizium-Nanodrähte an Aluminiumpartikeln wachsen lassen. Anders als Nanodrähte, die sich am bislang meistverwendeten Katalysatormaterial Gold bilden, eignen sie sich für Anwendungen in der Chipindustrie: Gold verschlechtert die Qualität mikroelektronischer Bauelemente drastisch und darf nicht einmal in die Nähe der Produktionsmaschinen gelangen.

Aluminium dagegen beeinträchtigt die Chipeigenschaften nicht, und die Halbleiterindustrie setzt es ohnehin ein. Überdies lässt es schon bei der relativ niedrigen Temperatur von rund 450 °C Silizium-Nanodrähte von besonders hoher Qualität sprießen - eine Voraussetzung, um die Kosten des Prozesses zu begrenzen. "Das neue Verfahren erfüllt die wichtigsten Bedingungen, um Silizium-Nanodrähte industriell einsetzen zu können", sagt Dr. Stephan Senz, einer der beteiligten Wissenschaftler.

Um Aluminium in so kleine Partikel zu zerlegen, dass sich an ihm die feinen Drähte bilden, erhitzen die Forscher eine dünne Schicht davon auf einer Silizium-Unterlage. Die Folie zerreißt dann in lauter winzige Teilchen. Anschließend gehen die Wissenschaftler wie in schon bekannten Verfahren vor: Sie dampfen Silan, ein siliziumhaltiges Gas, auf die Oberfläche, das sich am Katalysatorpartikel in elementares Silizium umwandelt. Das Silizium löst sich daraufhin in dem Aluminium-Teilchen. Wenn dieses kein weiteres Silizium aufnehmen kann, kristallisiert es an der Unterseite des Partikels wieder aus. So wächst ein einkristalliner Silizium-Nanodraht von etwa 40 Nanometern Durchmesser heran, der an der Spitze ein Katalysatorteilchen trägt.

Die viel versprechende Forschung an Halbleiter-Nanodrähten bewegt sich an der Schnittstelle von Grundlagenforschung und technischer Anwendung. "Neben ihrem denkbaren Einsatz in der Halbleiterindustrie sind die Nanodrähte sehr interessant für die physikalische Grundlagenforschung, da über ihre Eigenschaften und ihr Wachstum noch nicht viel bekannt ist", erläutert Senz, "bei noch etwas kleineren Dimensionen würden sogar Quanteneffekte auftreten."

Originalveröffentlichung:

Y. Wang, V. Schmidt, S. Senz, U. Gösele
Epitaxial Growth of Silicon Nanowires using an Aluminium Catalyst
Nature Nanotechnology, online: 26. Oktober 2006

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Halbleiterindustrie Nanodraht Silizium-Nanodraht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen
20.07.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Tauchgang in einen Magneten
20.07.2017 | Paul Scherrer Institut (PSI)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Im Focus: Das Proton präzise gewogen

Wie schwer ist ein Proton? Auf dem Weg zur möglichst exakten Kenntnis dieser fundamentalen Konstanten ist jetzt Wissenschaftlern aus Deutschland und Japan ein wichtiger Schritt gelungen. Mit Präzisionsmessungen an einem einzelnen Proton konnten sie nicht nur die Genauigkeit um einen Faktor drei verbessern, sondern auch den bisherigen Wert korrigieren.

Die Masse eines einzelnen Protons noch genauer zu bestimmen – das machen die Physiker um Klaus Blaum und Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

Technologietag der Fraunhofer-Allianz Big Data: Know-how für die Industrie 4.0

18.07.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - September 2017

17.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

1,4 Millionen Euro für Forschungsprojekte im Industrie 4.0-Kontext

20.07.2017 | Förderungen Preise

Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen

20.07.2017 | Physik Astronomie

Bildgebung von entstehendem Narbengewebe

20.07.2017 | Biowissenschaften Chemie