Extrem dünne Schichten aus Zinkoxid ersetzen den Halbleiter Silizium

Leipzig - Im Labor zeigen schon heute flache und transparente Displays aus organischen Leuchtdioden, wie der Monitor der Zukunft ausschauen könnte. Die dünnen Folien, mit denen die einzelnen Bildpunkte brillant dargestellt werden, gelten bereits als markttauglich. Schwieriger ist der Einbau von durchsichtigen Transistoren, die die Kontrolle über jedes einzelne Pixel übernehmen können. Leipziger Physiker gelang für diese Entwicklung ein großer Fortschritt mit einem völlig durchsichtigen Transistor. Über die viel versprechenden Eigenschaften ihres transparenten Labormusters, dass statt auf Silizium auf dem Halbleiter-Material Zinkoxid aufbaut, berichten sie in der Fachzeitschrift „Applied Physics Letters“.

"Zinkoxid hat die besondere Eigenschaft, transparent zu sein und gleichzeitig dabei einen Stromfluss zu erlauben", sagt Marius Grundmann von der Universität Leipzig. Zusammen mit seiner Arbeitsgruppe deponierte er eine nur 20 Millionstel Millimeter (Nanometer) dünne Schicht aus Zinkoxid auf einer Saphir-Unterlage. Darauf dampften sie mit einem speziellen Verfahren ebenfalls extrem dünne und deshalb durchsichtige Elektroden aus Silber und Gold. Im Vergleich zu früheren Ansätzen für den Bau durchsichtiger Schaltkreise erreichten sie mit Steuerspannungen von etwa einem Volt einen Verstärkungsfaktor von gut zehn Millionen. Dadurch kann ein Strom fließen, der ausreicht, um beispielsweise die Bildpunkte eines transparenten Displays zuverlässig steuern zu können.

"Transparente Displays werden zukünftig eine wichtige Rolle spielen, beispielsweise bei der Anzeige von Navigations-Informationen auf der Windschutzscheibe von Fahrzeugen", sagt Grundmann. Auch Objekte wie ein Tisch oder Kühlschrank können durch transparente Elektronik quasi intelligent werden und Zugriff auf das Internet erlauben, ohne dass Einbußen beim Design in Kauf genommen werden müssten. In einem klassischen PC-Prozessor ist jedoch nicht mit solchen transparenten Schaltkreisen zu rechnen, da Silizium sich für die hohen Taktraten und den hohen Grad der Miniaturisierung besser eignet. Aber für Nischenanwendungen wie bei der Displaysteuerung könnte im kommenden Jahrzehnt mit durchsichtigen Transistoren auf Zinkoxidbasis gerechnet werden, die mit herkömmlichen Lithografie-Verfahren günstig gefertigt werden könnten.