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Nanotechnologie

Forscher entwickeln Transistor aus Graphen-Nanobändern

von - 30.11.2017
Nanotechnologie
Foto: Rost9 / shutterstock.com
Einem internationalen Forscherteam mit Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung ist es gelungen, Nanotransistoren aus nur wenigen Atomen breiten Graphenbändern zu produzieren.
Forschung für die Nanotechnologie der Zukunft: Nur wenige Atome breite Graphenbänder, sogenannte Graphen-Nanoribbons, haben spezielle elektrische Eigenschaften, die sie zu viel versprechenden Kandidaten für die Nanoelektronik der Zukunft machen: Während Graphen – eine nur ein Atom dünne, bienenwabenförmige Kohlenstoffschicht – ein leitendes Material ist, kann es in Form von Nanobändern zum Halbleiter werden. Das bedeutet, es hat eine genügend große Energie- oder Bandlücke, in der keine elektronischen Zustände möglich sind: Dadurch lässt es sich an- und abschalten – und wird so möglicherweise zu einem zentralen Bestandteil von Nanotransistoren.
Sturktur de Nanographenbänder
So sieht die Struktur der Nanographenbänder aus.
(Quelle: empa.ch )
Kleinste Details in der atomaren Struktur dieser Graphenbänder haben allerdings massive Auswirkungen auf die Größe der Energielücke – und damit darauf, wie gut sich die Nanoribbons als Bestandteile von Transistoren eignen. Die Größe der Lücke hängt einerseits von der Breite der Graphenbänder ab, andererseits von der Struktur der Ränder. Da Graphen aus gleichseitigen Kohlenstoff-Sechsecken besteht, kann der Rand je nach Ausrichtung der Bänder eine Zickzack- oder eine so genannte Sessel-Form ("armchair") aufweisen. Während sich Bänder mit Zickzackrand wie Metalle verhalten – also leitend sind –, werden sie mit einem Sesselrand zum Halbleiter.
Das bedeutet eine große Herausforderung für die Herstellung der Nanoribbons: Werden die Bänder aus einer Schicht Graphen herausgeschnitten oder hergestellt, indem man Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufschneidet, kann es sein, dass die Ränder unregelmäßig sind – und somit die Graphenbänder nicht die gewünschten elektrischen Eigenschaften zeigen.
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