Laut dem Forschungsteam könnte der Einsatz dieses neuen Halbleiters in Elektronikgeräten, wie beispielsweise Computerprozessoren oder medizinischen Bildgebungsgeräten, zu deren effizienterer Funktionsweise beitragen.
neuartiges Halbleitermaterial
, hergestellt aus den chemischen Elementen Germanium und Zinn, kann Licht effektiver absorbieren und emittieren als herkömmliche Silizium-Halbleiter.
Es ermöglicht die Umwandlung von Licht in elektrische Energie und umgekehrt, was laut Forschern für den Betrieb optoelektronischer Bauelemente unerlässlich ist.
Obwohl frühere Untersuchungen nahelegten, dass die Germanium-Zinn-Legierung theoretisch als effektiver Halbleiter zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie dienen könnte, erwies sich ihre Herstellung als äußerst schwierig, unter anderem weil die Elemente unter normalen Bedingungen nicht chemisch miteinander reagieren.
Extreme Bedingungen:
Einem Forscherteam in Edinburgh ist es gelungen, nicht nur ein Material, sondern eine völlig neue Klasse von Halbleitern aus Germanium-Zinn zu entwickeln.
Das Verfahren beinhaltet das Erhitzen von Germanium-Zinn-Mischungen auf über 1200 °C unter einem Druck von bis zu 10 Gigapascal – etwa dem Hundertfachen des Drucks am Grund des Marianengrabens, dem tiefsten Punkt des Ozeans.
Laut dem Team entstehen so Germanium-Zinn-Legierungen, die bei Raumtemperatur und -druck stabil sind und als effektive Halbleiter fungieren könnten.
Die im Journal of the American Chemical Society veröffentlichte Studie wurde von der Europäischen Kommission gefördert. Eine Open-Access-Version des Artikels ist hier verfügbar.
An der Arbeit waren Forscher der Fakultäten für Ingenieurwissenschaften und Geowissenschaften der Universität Edinburgh, des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geowissenschaften, der Universität Lille, der Universität Grenoble Alpes, der Universität Bayreuth und der Europäischen Synchrotronstrahlungsanlage beteiligt.
„Diese Arbeit eröffnet neue Wege für das Materialdesign durch unseren neu definierten Ansatz zur Erzeugung von Reaktivität und zur gezielten Materialrückgewinnung mit der gewünschten Kristallstruktur. Dies wird hier demonstriert, um dem steigenden Energiebedarf elektronischer Geräte und Rechenzentren zu begegnen, die innovative Wege zu neuen Materialien benötigen, welche die Energieeffizienz mithilfe von Licht verbessern können“, erklärt Dr. George Sergiou von der Fakultät für Ingenieurwissenschaften.
