Konkurrenz für Graphen

Mit dem Mineral Molybdänit lassen sich möglicherweise noch effizientere Nanotransistoren herstellen als mit dem Nobel-prämierten Graphen.

Eine Entdeckung von Schweizer Physikern um Andras Kis von der ETH Lausanne könnte eine entscheidende Rolle bei der zukünftigen Entwicklung kleinerer und effizienterer Transistoren spielen. Ihre jetzt veröffentlichte Studie untersucht das Mineral Molybdänit (MoS₂) und zeigt, dass es sich bei dem Material um einen Halbleiter mit sehr interessanten Eigenschaften für die Herstellung von Transistoren handelt. Molybdänit, welches als Rohstoff auf der Erde reichlich vorhanden ist, wird derzeit vor allem als Zusatzstoff in Stahllegierungen und Schmierstoffen genutzt. Die mögliche Verwendung in elektronischen Bauteilen wurde bisher jedoch nicht gründlich untersucht.

"Es ist ein zweidimensionales Material, sehr dünn und leicht zu verarbeiten in der Nanotechnologie. Es hat echtes Potential für die Herstellung von sehr kleinen Transistoren, LEDs und Solarzellen," sagt Kis. Er vergleicht Molybdänit mit dem heute in Computerchips gängigen Silizium und mit dem aus Kohlenstoff bestehenden Graphen, welches als zukünftiges Transistormaterial gehandelt wird.

Der wichtigste Vorteil von Molybdänit gegenüber Silizium ist sein geringes Volumen. "In einer nur 0,65 nm dünnen Schicht MoS₂ können sich die Elektronen ebenso leicht bewegen wie in einer 2 nm dicken Schicht Silizium," erklärt Kis. "Aber derzeit ist es nicht möglich Silizium herzustellen, welches so dünn ist wie eine einfache Lage Molybdänit." Ein weiterer Vorteil von MoS₂-basierten Transistoren sind 100.000-fach kleinere Leckströme, verglichen mit herkömmlichen Silizium-Transistoren.

Gegenüber Graphen hat Molybdänit den Vorteil, dass es über eine 1,8 eV Bandlücke verfügt, ideal zum An- und Ausschalten eines Transistors. Im "Halbmetall" Graphen muss eine solche Lücke erst künstlich erzeugt werden.

ETH Lausanne / AL