Neuer Halbleiter entdeckt

0

Das gängigste Halbleitermaterial stellt zur Zeit Silizium dar, doch dieses wird in Folge der immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung der Fertigungsverfahren irgendwann an seine Grenzen stoßen, weshalb man ständig auf der Suche nach Alternativen ist. Genannt sei hier das auf Kohlenstoff basierende Halbleitermaterial Graphen, welches allerdings einige wesentliche Nachteile besitzt, die es für die günstige Fertigung derzeit noch ungegeignet machen.

Doch nun ist am ETH Lausanne ein weiteres Material auf seine Eigenschaften als Halbleiter getestet worden. Dabei handelt es sich um Molybdänit (MoS2), welches ebenfalls wie Silizium auf der Erde in großen Mengen zur Verfügung steht. Dieser Stoff wird zwar bereits in anderen Anwendungsgebieten genutzt, so zum Beispiel als Zusatz zu legierten Stählen oder Schmierstoffen. Dass Molybdänit ein Halbleitermaterial mit hervorragenden Eigenschaften ist, war bis jetzt allerdings noch nicht bekannt. Molybdänit ist ein zweidimensionales Molekül, welches eine Bandlücke* von lediglich 1,8 eV hat, sodass es sich geradezu hervorragend als Schaltelement, also als Transistor, verwenden lässt. Dieser Umstand erlaubt ausßerdem eine gute Leitfähigkeit bei sehr geringen Strukturgrößen, wobei die Leckströme deutlich geringer (bis zu 100.000 mal kleiner) als bei Silizium oder Graphen sind.

Durch seine Eigenschaften scheint Molybdänit geradezu prädestiniert für die Anwendung in Halbleiterchips und stellt neben dem ebenfalls zukunftsweisenden Graphen eine hervorragenden Alternative zu Silizium dar. Die Zukunft wird zeigen, welches Halbleitermaterial das doch schon recht in die Jahre gekommene Silizium ersetzen wird.

So würde ein Transistor auf Basis des Halbleitermaterials Molybdänit (MoS2) im Modell aussehen.

*Definition: Die Bandlücke stellt einen Bereich im Bändermodell dar, welcher zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband des Kristalls liegt. Überlagern sich beide Bänder, handelt es sich bei dem entsprechenden Kristall um einen Leiter, liegen die Bänder sehr weit auseinander, um einen Isolator. Beim Halbleiter liegen die Bänder gerade so weit auseinander, dass die Elektronen unter Zuführung von Energie (bsp. Licht) aus dem Kristallgitter gelöst und zu freien Ladungsträgern werden können. Wie gesagt, muss dazu Energie zugeführt werden, deren Betrag bei der Bandlücke in eV angegeben wird. Im Falle des Molybdänits wäre die Bandlücke für einen Halbleiter relativ klein, weshalb beim Schalten im Transistor kleinere Energiebeträge umgesetzt werden als bei beispielsweise Graphen.

Quelle: Pro-Physik.de
Erstveröffentlichung

Hinterlasse eine Antwort

Ihre Email-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert.

*

Zu diesem Artikel sind bisher keine freigegebenen Kommentare vorhanden.