Sandwichbauweise v. Chips durch eine (eine Atomlage dicke) Schicht Graphit ermöglicht

[kikakater]

Physiker entdecken wichtige neue Eigenschaft bei Halbleiter

Elektronen können sich noch schneller durch Graphen bewegen

Physiker der Universität von Maryland haben herausgefunden, dass Graphen die Mobilität eines Elektrons bei Zimmertemperatur deutlich weniger begrenzt als andere Materialien. Das bedeutet, dass Graphen, da sich die Elektronen durch dieses Material sehr schnell bewegen, ein sehr guter elektrischen Leiter ist.

Die Elektronenmobilität bestimmt, wie schnell sich die Elektronen in einem Material bewegen. Sie wird von den temperaturabhängigen Schwingungen der Atome bestimmt: Je mehr sein Stoff erhitzt wird, desto stärker schwingen die Atome. Die Vibrationen verlangsamen die Bewegungen der Elektronen und erhöhen so den elektrischen Widerstand dees Stoffes.

Die Forscher um Michael S. Fuhrer vom Center for Nanophysics and Advanced Materials stellten fest, dass die Elektronenmobilität für Graphen bei Zimmertemperatur bei rund 200.000 cm2/(V·s) liegt. Zum Vergleich: Die Elektronenmobilität für Silizium, das normalerweiser als Halbleiter genutzt wird, liegt bei 1.400 cm2/(V·s). Als Stoff mit der größten Elektronenmobilität galt bislang Indiumantimonid mit 77.000 cm2/(V·s).

Derzeit, so schränkt Fuhrer ein, handelt es sich bei der Mobilität von 200.000 cm2/(V·s) jedoch noch um einen theoretischen Wert. Graphen ist Graphit, das nur eine Atomlage dick ist. Weil es so dünn ist, muss es auf einen Trägerstoff aufgebracht werden. Das ist Siliziumdioxid. In diesem Stoff kommen minimale elektrische Ladungen vor, die die Elektronenmobilität in dem Graphen verringern. Realistisch sei deshalb derzeit ein Wert von 10.000 cm2/(V·s), so Fuhrer.

Fuhrer hofft, dass seine Forschungen dazu beitragen, bessere Träger für das Graphen zu finden, um so die störenden äußeren Einflüsse verringern zu können.

Grund für die hohe Mobilität ist der geringe spezifische Widerstand des Graphens. Nach den Erkenntnissen der Forscher ist der spezifische Widerstand des Materials um ein Drittel geringer als der von Kupfer. Kupfer gilt als der Stoff mit dem geringsten spezifischen Widerstand bei Zimmertemperatur.

Dadurch dass weniger elektrischer Widerstand in Graphen als in anderen Materialien vorhanden ist und zusätzlich durch elektrische Kühlung
von Halbleitern unmittelbar an der Chipstruktur selbst wird eine Sandwichbauweise von gestapelten massiv parallel arbeitenden Multicore Chips ermöglicht.