Forscherteam entwickelt Diamant-Chip

Neue Technologie macht Kohlenstoff Halbleiter-fähig

Ein Team aus schwedischen und britischen Materialwissenschaftlern hat eine neue Methode zur Produktion sehr reiner Diamantschichten entwickelt, mit der die Erzeugung von noch leistungsfähigeren Halbleitern ermöglicht werden soll. Unter der Leitung von Jan Isberg vom schweizerisch-schwedischen Konzern ABB modifizierten die Forscher eine bereits bekannte Technik zur Herstellung von Diamantfilmen, und erzeugten 4 x 4 Millimeter große und bis zu 0,7 Millimeter dicke, hochreine Diamant-Einkristalle. Die neue Technologie sei besonders für den Einsatz in stark beanspruchten elektronischen Schaltkreisen wie Radaranlagen oder Raumsonden geeignet, berichtet das Wissenschaftsmagazin Science.

Bedingt durch die hohe Hitzebeständigkeit und Härte von Diamanten stellt Kohlenstoff (in Form von Diamant)-basierte Elektronik oft die bessere Alternative zum gängigen Silizium dar. Da Kohlenstoff in der Natur aber hauptsächlich in der Form von Graphit vorkommt, das sich zur Halbleiterherstellung nicht eignet, war Diamant-basierte Elektronik bis jetzt nicht realisierbar.

Die Technik, die dem Forscherteam als Grundlage für die neue Entwicklung diente, ist unter dem Namen „Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition“ bekannt. Dabei wird Methan in einem Plasma in seine Bestandteile Wasserstoff und Kohlenstoff zerlegt, letzterer setzt sich auf einer Oberfläche als Diamantfilm ab. Die neue Technologie erzeugt die Schicht auf der Oberfläche eines zweiten Diamanten, von dem sie anschließend per Laser getrennt wird. Die Entwicklung von Kristallkörnchen, die normalerweise die Bewegung von elektrischen Ladungsträgern stören, wird dadurch verhindert. Durch gezieltes Einschleusen von Bor-Atomen, die Löcher in der Kristallstruktur erzeugen, wird das Material in einen Halbleiter umgewandelt.

Nach Meinung der Wissenschaftler ist es unwahrscheinlich, dass in Zukunft Diamant-Chips die heutigen Silizium-Chips ersetzen werden. Der Einsatz in den genannten Bereichen (Radar, Satelliten) sei aber durchaus vorstellbar. Von einer praktischen Anwendung der neuen Technik sehen sich die Forscher im Moment aber noch weit entfernt.