Wissenschafter der Universität von Wisconsin in Madison haben herausgefunden, dass selbst eine nur zehn Nanometer dicke Schicht aus Silizium einen elektrischen Strom leiten kann. Dazu muss die Oberfläche allerdings einen hohen Reinheitsgrad aufweisen, damit sich die Ladungsträger nicht an Fehlstellen festfahren. Der Studie nach sollte daher eine weitere Verkleinerung elektronischer Schaltkreise im Bereich des Möglichen liegen.
Die von Paul Evans und seinen Mitarbeitern untersuchte Siliziumoberfläche hatte eine Dicke von nur dem zehntausendsten Teil eines menschlichen Haares und befand sich auf einer Glasschicht. Diese so genannte “silicon-on-insulator”- (SOI, Silizium-auf-Isolator-) Geometrie wird bereits seit längerem in Universitätslabors zur Untersuchung neuer Prototypen elektronischer und optoelektronischer Geräte eingesetzt und hat innerhalb der letzten Jahre auch verstärke Anwendung in der Industrie gefunden.
Wissenschaftler und Ingenieure hatten allerdings bisher befürchtet, dass die Leitfähigkeit der dünnen Siliziumschicht bei Dicken von nur wenigen Nanometern dramatisch zusammenbricht, da die freien Ladungsträger in Fehlstellen an der Silizium/Glas-Grenzfläche eingefangen werden. Das amerikanische Forscherteam hat nun allerdings mithilfe eines Rasterelektronenmikroskops herausgefunden, dass die Leitfähigkeit der Schicht selbst bei einer Dicke von nur zehn Nanometern noch für elektronische Anwendungen ausreicht.
Dazu muss die Siliziumschicht allerdings mit einem hohen Reinheitsgrad hergestellt werden, so dass die Zahl der Fehlstellen äußerst klein ist. Die Studie der Forscher hat in der Tat ergeben, dass die Qualität der Oberfläche einen viel größeren Einfluss auf die Leitfähigkeit ausübt als die Dotierung mit Fremdatomen. Dünne Siliziumschichten verhalten sich daher in Bezug auf ihre elektrischen Eigenschaften grundsätzlich anders als dicke Siliziumblöcke, so Evans.
Nature (Band 439 Seite 703) Stefan Maier
