Die physikalischen Grenzen von Silizium überwinden

18.02.2019 | Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Die Silizium-Technik stößt gerade bei optoelektronischen Bauelementen an ihre physikalischen Grenzen. Forscher integrieren jetzt neue Materialien in eine Silizium-Plattform. Damit steigt nicht nur die Datenübertragung.

Wissenschaftler um Prof. Inga Anita Fischer arbeiten en neue optoelektronische Bauelemente , bei der neue Materialien in eine Silizium-Plattform integriert werden.
(Bild: BTU Cottbus - Senftenberg)

Seit April arbeitet das Forschungslabor Mikroelektronik für silizium-basierte Optoelektronik an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU). Hier entwickeln die Wissenschaftler an optoelektronischen Bauelementen wie beispielsweise Sensoren und integrierte Lichtquellen. Damit soll eine sicherer, schnelle und gleichzeitig auch energieeffiziente Datenübertragung ermöglicht werden. Einsatz findet die Entwicklung beispielsweise in der Notfallmedizin, um eine Sepsis schnell zu erkennen.

Bisher basieren die meisten elektronischen Schaltungen auf dem Halbleiter Silizium. Der Werkstoff ist aufgrund der relativ geringen Herstellkosten, seiner Kristallstruktur und Spannungsfestigkeit für Anwendungen in der Halbleiterindustrie prädestiniert. Dennoch stößt die Silizium-Technik allmählich an ihre physikalischen Grenzen: Sie ist insbesondere für optoelektronische Bauelemente ineffizient.

Ziel der Forscher ist es, neue Materialien in eine Silizium-Plattform zu integrieren. „Erst wenn wir weitere Halbleiter oder Materialien wie Oxide und Polymere auf der Silizium-Plattform integrieren, können wir neue Anwendungsgebiete erschließen. Wir können damit optische Sensoren herstellen, die weniger Energie verbrauchen als bisher und helfen, die optische Datenübertragung zu ermöglichen“, berichtet Prof. Inga Anita Fischer, Leiterin des Lehrstuhls Experimentalphysik und Funktionale Materialien an der BTU

Gemeinsam mit Prof. Jan Ingo Flege, Fachgebiet Angewandte Physik und Halbleiterspektroskopie, und Prof. Michael Beck, Fachgebiet Allgemeine Elektrotechnik, von der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg plant Prof. Inga Anita Fischer künftig mit dem Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP) und dem Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) zusammenzuarbeiten.

Halbleiterforschung: Ein Forscherteam am Fraunhofer IAF beschäftigt sich bereits seit mehreren Jahren mit den piezoelektrischen Eigenschaften von ScAlN für den Einsatz in Hochfrequenzfiltern. Das Foto zeigt den Test solcher Bauelemente auf einem Wafer.

Ein metall-organisches Netzwerk könnte in Zukunft als Ersatz für das Halbleitermaterial Silizium dienen.

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