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Physiker der Uni Leipzig entwickeln kostensparende Diode

18.02.2015

Forscher der Universität Leipzig haben einen Durchbruch bei der Herstellung von grundlegenden elektronischen Bauteilen erzielt.

 Die Physiker um Prof. Dr. Marius Grundmann entwickelten eine neuartige Diode, die auf einem unbeheizten Substrat bei Raumtemperatur aus häufig vorkommenden und kostengünstigen Materialien hergestellt werden kann. Ihre Forschungsergebnisse haben sie kürzlich in der neu erschienenen Zeitschrift "Advanced Electronic Materials" aus der hochrangigen "Advanced Materials"-Serie veröffentlicht.


Herstellung einer amorphen pn-Diode aus Oxiden, Ausgangspulver Kobaltoxid (schwarz) und Zinkoxid (weiß) sowie die zugehörigen Plasmen bei der Plasma-Laserdeposition.

Abbildung: Peter Schlupp, Universität Leipzig

Diese Diode vereinigt erstmalig alle in der Praxis gewünschten Vorteile - und das bei hervorragenden elektronischen Eigenschaften", erklärt Grundmann. Der Fortschritt der entwickelten Zivilisation werde zunehmend dadurch bestimmt, dass neue Technologien "grün" und "nachhaltig" sein müssen.

Hinter diesen Schlagworten versteckten sich Forderungen und Randbedingungen, die darauf gerichtet sind, dass verwendete Materialien nicht toxisch und kostengünstig sind sowie häufig in der Natur vorkommen. Zudem sollen sie Grundmann zufolge in der Herstellung einfach und energiesparend sein.

Die beteiligten Halbleiter sind Oxide der Metalle Zink, Zinn und Kobalt. Als Ausgangsmaterialien dienen kommerziell erhältliche Pulver ihrer Oxide. Die Kombination aus den beiden Schichten aus Zink-Zinnoxid und Zink-Kobaltoxid bilden eine bipolare Diode, auch pn-Diode genannt.

"Die Schichten sind amorph, das heißt sie besitzen keine kristalline strukturelle Ordnung der Atome, was die Herstellung im Vergleich zu Kristallen deutlich vereinfacht. Zudem eignen sich solche Schichten für flexible Bauelemente, die beispielsweise in Kleidung Verwendungen finden können", erläutert der Experimentalphysiker.

Mit ihren Eigenschaften ist die neu entwickelte Diode um ein Vielfaches besser als ihre Vorgänger und erstmals für Anwendungen etwa in Displays oder RFID-Chips geeignet. Da in den amorphen Oxiden im Vergleich zu amorphem Silizium zudem die Elektronengeschwindigkeit viel größer ist, eröffnen sich höhere Frequenzbereiche, was zum Beispiel für größere Displays wichtig ist.

Originaltitel der Veröffentlichung: "All Amorphous Oxide Bipolar Heterojunction Diodes from Abundant Metals", DOI: 10.1002/aelm.201400023

Weitere Informationen:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aelm.201400023/abstract;jsessionid=6B...

Susann Huster | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de

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