Kohlenstoff: Die Zukunft der Mikro-Elektronik

Das neue Wundermaterial Graphen ist sehr widerstandsfähig und ein hervorragender Halbleiter. Daher könnte es in absehbarer Zeit für elektronische Bauteile wie Akkus genutzt werden.

Reiner Kohlenstoff kommt in der Natur nur als Diamant oder Graphit vor. Doch im Labor kann seit einigen Jahren eine weitere Form hergestellt werden: das Graphen. Es besteht aus einer einzigen Schicht von bienenwabenförmig angeordneten Kohlenstoff-Atomen. Diese zweidimensionale Struktur führt zu außergewöhnlichen Eigenschaften.

Erst im Jahr 2004 konnte von ein Forscherteam um Andre Geim und Konstantin Novoselov die stabile Existenz des Graphens nachweisen. Für die Entdeckung seiner ungewöhnlichen Eigenschaften erhielten sie 2010 den Nobelpreis für Physik.

Obwohl Graphenschichten extrem dünn sind, ist das Material hoch fest und widerstandsfähig. Zudem ist das Graphen sehr leitfähig. Daher könnte es in absehbarer Zeit für elektronische Bauteile wie Akkus genutzt werden und sogar das Silizium ablösen, auf dem die heutige Mikroelektronik beruht.

Die Anwendbarkeit von Graphen für Elektronikbauteile wird auch an der Technischen Universität Dresden erforscht. „Der von unserem Team entwickelte Prozess geht über das eigentliche Herstellungsverfahren sogar noch einen Schritt hinaus“, sagt Studienleiter Mark H. Rümmeli. Unerwünschte Defekte können demnach vom Material selbst geheilt werden, was seine Zuverlässigkeit als effizienter Halbleiter erheblich steigert. Die Wissenschaftler konnten in ihren Simulationen zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeit des Materials um bis zu 98,8 Prozent reduziert werden kann, ohne seine elektrischen Leitfähigkeit zu beinträchtigen.

Die EU-Kommission fördert die Erforschung und Entwicklung des Graphens mit einer Milliarde Euro, von denen auch die TU Dresden profitiert. Erklärtes Ziel ist die industrielle Massenfertigung.

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  1. dparvus sagt:

    „ein hervorragender Halbleiter.“

    „Obwohl Graphenschichten extrem dünn sind, ist das Material hoch fest und widerstandsfähig. Zudem ist das Graphen sehr leitfähig.“

    Sehr interessant, aber was ist es denn nun? Halbleiter oder hervorragender Leiter?

    Da ist ein Untershied zum Silizium. Das leite tziemlich schlecht, wird durch Dotierung zum Halbleiter.