Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zukunft der Elektronik: Neuer katalytischer Effekt zur Herstellung von Galliumoxid entdeckt

30.11.2017

Wissenschaftlern des Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik (PDI) ist es gelungen, das Kristallwachstum von Galliumoxid erstmalig mit einem katalytischen Effekt in seiner Ausbeute drastisch zu steigen. Der Effekt ist nicht nur eine Neuentdeckung, er ist auch übertragbar auf andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften wie die des Galliumoxids. Die Ergebnisse sind in „Physical Review Letters“ erschienen.

Halbleitende Oxide bilden eine neue und im Moment hochbeachtete Materialklasse der  Halbleitertechnologie. Galliumoxid ist das dafür typische Material, das mit extremer Hochspannungsfestigkeit und optischer Transparenz im tiefen ultravioletten Spektralbereich bisher unerreichte elektronische Bauelemente verspricht.


Eine durch die gezeigte Metallaustausch-Katalyse mögliche Galliumoxid-Indiumoxid Überstruktur, für neuartige auf Galliumoxid basierende Elektronik.

PDI

Solche Bauelemente basieren auf sehr dünnen und hochreinen Halbleiterschichten, die mittels spezieller Abscheideverfahren hergestellt werden. Jetzt ist es Wissenschaftlern des Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik (PDI) gelungen, das Kristallwachstum von Galliumoxid erstmalig mit einem katalytischen Effekt in seiner Ausbeute drastisch zu steigen. Der Effekt ist nicht nur eine Neuentdeckung, er ist auch übertragbar auf andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften wie die des Galliumoxids. Die Ergebnisse sind in „Physical Review Letters“ erschienen.

Die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) ist eine der Kerntechnologien zum Herstellen dünner hochreiner Halbleiterschichten. Zu ihr zählt auch die Molekularstrahlepitaxie (MBE), die bei den Untersuchungen zum Einsatz kam. Die Reaktionschemie während der MBE ist deutlich einfacher als bei anderen viel komplexeren Technologien zur Halbleiterherstellung.

Die Forscher des PDI hatten daher nicht erwartet, dass im MBE-Prozess ein katalytischer Effekt auftreten könnte. Dieses Phänomen erklären sie sich durch einen neuen Mechanismus, den sie Metallaustausch-Katalyse nennen.

Die Untersuchungen zeigen zum einen, dass bei Hinzufügen des Elements Indium die Wachstumsrate von Galliumoxid während der MBE um ein Vielfaches ansteigt. Zum anderen formt sich Galliumoxid in der Anwesenheit von Indium auch noch unter Bedingungen, unter denen es ohne dieses Element nicht mehr möglich wäre. Dabei bildet das Galliumoxid eine besondere Kristallstruktur aus, die sich einzigartig für die Kombination von Galliumoxid- mit Indiumoxidschichten in sogenannten Heterostrukturen eignet, wie sie in vielen Bauelementen benötigt werden.

Aufgrund der einfachen Reaktionschemie während der MBE sind die Forscher überzeugt, dass der beobachtete Effekt allgemeingültig und damit auf alle Materialien anwendbar ist, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen wie die des Galliumoxids. Dr. Patrick Vogt, PDI-Wissenschaftler und Erstautor der Studie, resümiert: „Die entdeckte Metallaustausch-Katalyse liefert einen völlig neuen Ansatz für das Wachstum von kristallinen Materialien und eröffnet sehr wahrscheinlich einen neuen Weg zu bisher unbekannten Halbleiter-Bauelementen.“

Patrick Vogt ist Nachwuchswissenschaftler. Von Hause aus Physiker hat er am PDI auf dem Gebiet der physikalischen Chemie und Halbleiterphysik promoviert – im Rahmen des Leibniz-WissenschaftsCampus GraFOx. Interdisziplinär und kooperativ organisiert fördert GraFOx die innovative Materialforschung, konkret zu Oxiden, auf höchstem Niveau.

Publikation:
Patrick Vogt, Oliver Brandt, Henning Riechert, Jonas Lähnemann, and Oliver Bierwagen (2017): Metal-exchange catalysis in the growth of sesquioxides: towards heterostructures of transparent oxide semiconductors. Physical Review Letters, Vol. 119, Iss. 19, Pp. 196001
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.196001

Weitere Informationen zum Leibniz-WissenschaftsCampus GraFOx unter http://grafox.pdi-berlin.de

Kontakt:
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.
Dr. Patrick Vogt
E-Mail vogt@pdi-berlin.de

Dr. Oliver Bierwagen
E-Mail bierwagen@pdi-berlin.de
Tel. +49 (0)30 / 20377-491

www.pdi-berlin.de 

Weitere Informationen:

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.196001
http://grafox.pdi-berlin.de

Dipl.-Geogr. Anja Wirsing | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Daten „fühlen“ mit haptischen Displays
15.11.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Ein magnetisches Gedächtnis für den Computer
12.11.2018 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: InSight: Touchdown auf dem Mars

Am 26. November landet die NASA-Sonde InSight auf dem Mars. Erstmals wird sie die Stärke und Häufigkeit von Marsbeben messen.

Monatelanger Flug durchs All, flammender Abstieg durch die Reibungshitze der Atmosphäre und sanftes Aufsetzen auf der Oberfläche – siebenmal ist das Kunststück...

Im Focus: Weltweit erstmals Entstehung von chemischen Bindungen in Echtzeit beobachtet und simuliert

Einem Team von Physikern unter der Leitung von Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, Universität Paderborn, und Prof. Dr. Martin Wolf, Fritz-Haber-Institut Berlin, ist ein entscheidender Durchbruch gelungen: Sie haben weltweit zum ersten Mal und „in Echtzeit“ die Änderung der Elektronenstruktur während einer chemischen Reaktion beobachtet. Mithilfe umfangreicher Computersimulationen haben die Wissenschaftler die Ursachen und Mechanismen der Elektronenumverteilung aufgeklärt und visualisiert. Ihre Ergebnisse wurden nun in der renommierten, interdisziplinären Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

„Chemische Reaktionen sind durch die Bildung bzw. den Bruch chemischer Bindungen zwischen Atomen und den damit verbundenen Änderungen atomarer Abstände...

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz diskutiert digitale Innovationen für die öffentliche Verwaltung

19.11.2018 | Veranstaltungen

Naturkonstanten als Hauptdarsteller

19.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Gen-Radiergummi: Neuer Behandlungsansatz bei chronischen Erkrankungen

19.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mit maschinellen Lernverfahren Anomalien frühzeitig erkennen und Schäden vermeiden

19.11.2018 | Informationstechnologie

Neuer Stall ermöglicht innovative Forschung für tiergerechte Haltungssysteme

19.11.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics