Schaltkreise: Halbleiter sollen billiger werden (Foto: flickr.com/Yuri Samoilov)

Cambridge (pte004/20.04.2017/06:15) –

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://web.mit.edu haben einen neuen Ansatz entwickelt, der die Produktion von
Hochleistungs-Halbleiterbauteilen deutlich verbilligt. Geräte können
damit zudem aus verschiedenen, weitaus exotischeren Materialien als
Silizium hergestellt werden – dank Graphen. Die Forscher nutzen die
Kohlenstoffschichten des Materials als "Kopiermaschine", um komplizierte
kristalline Strukturen von einer darunterliegenden Halbleiterscheibe
auf eine darüberliegende Schicht desselben Materials zu übertragen.

"Branche steckt bei Silizium fest"

"Beim herkömmlichen Produktionsprozess von Halbleitern
werden Wafer – knapp einen Millimeter dünne runde Scheiben aus einem
Halbleitermaterial, die die Basis für integrierte Schaltungen bilden –
so stark auf die Halbleiter gepresst, dass es fast unmöglich ist, sie
wieder voneinander zu trennen, ohne dabei beide Teile zu beschädigen",
so MIT-Assistant-Professor Jeehwan Kim http://dmse.mit.edu . Letztendlich werde der Wafer dadurch geopfert. "Er wird zu einem Teil
des Geräts", erklärt der Experte das innovative Verfahren.

Dank der neuen Methode gehöre dieses Problem aber der
Vergangenheit an. "Mithilfe unserer Technik können die Hersteller
Graphen als dazwischenliegende Schicht nutzen, die es ihnen erlaubt, den
Wafer und seine spezifische Struktur zu kopieren und viele Male
wiederzuverwenden", erläutert Kim. Das helfe nicht nur, Kosten zu
sparen, sondern verschaffe den Unternehmen auch mehr Möglichkeiten, mit
anderen Halbleitermaterialien zu experimentieren. "Die Branche steckt im
Moment bei Silizium fest. Wir wissen aber, dass es leistungsmäßig
durchaus bessere Halbleiter gibt. Bislang waren wir nur nicht in der
Lage, diese auch einzusetzen", so der MIT-Forscher.

Funktioniert bereits in der Praxis

Im Rahmen von Labortests konnten Kim und sein Team
bereits zeigen, dass ihr Ansatz funktioniert. Dabei platzierten sie
ultradünne, kaum wahrnehmbare Schichten aus Graphen in der Mitte eines
"Sandwiches" aus Wafer und Halbleiterbeschichtung. Anschließend war es
ihnen möglich, die kristalline Struktur des Wafers auf den Halbleiter zu
übertragen, danach die Graphenschicht wieder zu entfernen und das
gewünschte Muster auf eine beliebige Zahl weiterer Halbleiter zu
kopieren. "Das Ganze funktionierte auch bei exotischeren Materialien wie
Indiumphosphid, Galliumarsenid oder Galliumphosphid", schildert Kim.