Aufgemalte Halbleiter: Bessere Bildchips als mit aufwändiger Produktion in Hochreinräumen

Kein Staubkorn darf bei der Produktion von Bildchips für Digitalkameras und hochempfindlichen Lichtsensoren auf die feinen Halbleiterstrukturen aus kristallinem Silizium gelangen. Extrem saubere Bedingungen in Hochreinprozessen garantieren, dass sich der Ausschuss so in Grenzen hält. Doch einfach aufgemalte Halbleiter könnten die Produktionskosten nun senken.

Toronto (Kanada) - Sie haben zusätzlich das Potenzial, leistungsfähiger als heutige Siliziummodule zu sein. Zu diesem Ergebnis kommen kanadische Forscher. In der Zeitschrift "Nature" berichten sie, wie Nanokristalle aus Bleisulfid bessere Eigenschaften erreichen als perfekte Siliziumkristalle.

"Das sind extrem empfindliche Lichtdetektoren", sagt Ted Sargent, Leiter der Forschungsgruppe an der University of Toronto. Die Wissenschaftler kochten dazu die Nanopartikel in einer speziellen Säure, die sich auch im Olivenöl wiederfinden lässt. Mit dieser nassen "Halbleiter-Farbe" benetzten sie einen sauberen und schnell rotierenden Glasträger. Nach dem Trocknen blieb eine etwa 800 millionstel Millimeter dünne Schicht übrig, in der sich Nanometer kleine Bleisulfid-Partikel, so genannte Quantenpunkte, verteilten. Bei Raumtemperatur reagierte dieses Material zehnmal empfindlicher auf einfallendes Infrarotlicht als bisher verfügbare Module aus der etablierten Produktion mit aufwändigen Lithografieprozessen.

Auf der Basis dieses Materials wollen die Forscher nun hochsensitive Bildchips entwickeln, die sowohl für Nachtsichtgeräte als auch für medizinische Bildgebungsverfahren angewendet werden könnten. "Es ist nun klar, dass Elektronik, die aus einer nassen Lösung produziert wird, hervorragende Eigenschaften mit geringen Kosten vereinen kann", sagt Sargent. Möglicherweise lassen sich diese Vorteile auch auf die Produktion von anderen Halbleiter-Modulen, beispielsweise Rechenchips, übertragen. Doch bleibt hier noch zu klären, mit welcher Methode die Nanokristalle zu wenige Nanometer kleinen Schaltkreisen geordnet werden könnten.