Einzelne Metallatome wandern in Nanokristalle - neue Materialien für Transistoren, Solarzellen und Leuchtdioden locken

Quantenpunkte

Jerusalem (Israel) - Quantenpunkte bestehen nur aus einigen Hundert Atomen und ermöglichen neue Flachbildschirme, schnelle Schaltkreise oder empfindliche Sensoren. Um die Halbleiter-Eigenschaften dieser Nanokristalle voll ausschöpfen zu können, müssen sie jedoch - genau wie heute Silizium - mit Fremdatomen dotiert werden können. Ein einfaches Verfahren dafür, das zudem bei Raumtemperatur funktioniert, präsentieren israelische Forscher nun in der Zeitschrift "Science".

"Durch die Änderungen von Dotier-Element und Konzentration haben wir eine exzellente Kontrolle über die elektronischen Eigenschaften erreicht", schreiben David Mocatta von der Hebräischen Universität in Jerusalem und seine Kollegen von der Universität Tel Aviv. Für ihre Methode züchteten sie zuerst Quantenpunkte aus dem Verbindungshalbleiter Indiumarsenid. Parallel lösten sie Metallsalze wie Kupfer- und Goldchlorid oder Silbernitrat in Toluol auf. Diese Metalllösung träufelten sie auf die Nanokristalle. Binnen weniger Stunden wanderten einzelne Kupfer-, Gold- oder Silberatome in die Kristallstruktur ein und beeinflussten durch diesen Diffusionsprozess die elektronischen Eigenschaften der Quantenpunkte.

Je nach Art und Menge der Dotieratome ließ sich die Bandlücke der resultierenden Quantenpunkte gezielt verändern. Mit dieser Eigenschaft erweitert sich das Anwendungsfeld der Nanokristalle deutlich. "Die Methode führte sowohl zu negativ als auch positiv dotierten Nanokristallen und empfiehlt sie dadurch als Materialien für Solarzellen, Dünnfilm-Transistoren und optoelektronische Module", sind Mocatta und Kollegen überzeugt.

In weiteren Versuchen werden sie die Kontrolle über diese Dotiermethode mit gelösten Metallsalzen weiter verbessern wollen. Gelingt der Schritt zu einem großtechnischen Verfahren, könnten solche Quantenpunkte nach und nach den klassischen Halbleiter Silizium aus verschiedenen Anwendungsgebieten verdrängen.