Biegsame Halbleiter

Jan Oliver Löfken

Halbleiter wie Silizium, Germanium oder Galliumarsenid eignen sich hervorragend für Computerchips. Doch sind die kristallinen Materialien spröde und zerbrechen leicht unter mechanischer Belastung. Mit der Verbindung Silbersulfid fanden Forscher nun einen anorganischen Halbleiter, der sich bei Raumtemperatur wie ein Metall biegen lässt. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Materials“ berichten, ließe sich die Entwicklung von flexiblen Elektronikmodulen mit dieser Entdeckung weiter vorantreiben. Bisher zeigten lediglich organische Halbleiter eine vergleichbare Verformbarkeit.

Metallisch glänzende Zylinder und davon abgehobelte Späne.

Silbersulfid im Test

Für ihre Experimente füllte das Team um Xun Shi von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shanghai ein feines Pulver aus hochreinem Silber und Schwefel in ein hitzefestes Quarzröhrchen. Auf etwa tausend Grad Celsius aufgeheizt entstand aus der Pulvermischung nach zwölf Stunden ein kleiner Block aus Silbersulfid. Dieser kristalline Halbleiter ließ sich unter Druck stark deformieren – ohne zu brechen. Zudem ließ sich das Material um bis zu vier Prozent seiner ursprünglichen Länge auseinanderziehen. Die halbleitenden Eigenschaften blieben dabei erhalten. Verantwortlich für die verblüffende Verformbarkeit sei die Beweglichkeit der Silberatome im Kristall, schreiben die Forscher. Denn so konnten die Bindungen zwischen den Silberatomen trotz mechanischer Belastung erhalten bleiben.

Dank dieser Eigenschaften eignet sich Silbersulfid als Halbleiter für flexible und biegsame elektronische Bauteile. Bereits heute wird Silbersulfid in einigen elektronischen Schaltkreisen genutzt. Kristalline anorganische Halbleiter ließen sich bisher nicht um mehr als ein Prozent verformen. Nur aufgeheizt auf Temperaturen nahe dem jeweiligen Schmelzpunkt zeigten diese Materialien eine gewisse Biegsamkeit. Für den Bau elektronischer Module sind sie daher kaum geeignet.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/news/2018/biegsame-halbleiter/