Schaltkreise mit Durchblick
Forscher stellen kostengünstige transparente Transistoren her.
Physik Journal – Forscher stellen kostengünstige transparente Transistoren her.
Die Zukunft der Elektronik ist reich an Visionen. Eine davon, die im Lauf des vergangenen Jahrzehnts konkretisiert wurde, sind transparente Schaltkreise. Mit ihnen lassen sich z. B. Head-up-Displays auf Windschutzscheiben, Aktivmatrix-Displays auf Fenstern oder Möbel mit integrierter, aber unsichtbarer Elektronik verwirklichen. Die Ausgangsmaterialien für solche Anwendungen müssen eine weite Bandlücke besitzen, und ihre Ladungsträgerkonzentrationen sollten sich gut mittels Elektroden kontrollieren lassen. Das prominenteste Beispiel für ein transparentes, metallisch leitfähiges Kontaktmaterial in heutigen elektronischen Anwendungen – etwa in Displays, Solarzellen oder berührungsempfindlichen Bildschirmen – ist Indiumzinnoxid.
Forscher, die bislang durchsichtige Feldeffekttransistoren (FETs) entwickelt haben, konzentrierten sich meistens auf Metall-Isolator-Halbleiter-FETs (MISFETs), die auf Zinkoxid oder verwandten halbleitenden Oxiden beruhen. Allerdings erfordern MIS-FETs relativ hohe Betriebsspannungen wegen des starken Spannungsabfalls über dem Isolator. Zudem sind ihre Schaltgeschwindigkeiten durch die Ladungsträgerstreuung an der Grenzschicht zwischen Isolator und Halbleiter nicht so hoch, was sich in einer geringen Verstärkung bemerkbar macht. Einer Arbeitsgruppe um Marius Grundmann von der Universität Leipzig ist es nun gelungen, diese Nachteile zu vermeiden.
Die Physiker verzichteten auf die isolierende Schicht und haben MESFETs (Metall-Halbleiter-FETs) auf der Basis eines transparenten gleichrichtenden Kontakts entwickelt und umfassend charakterisiert. Ihre Herstellung ist großflächig möglich, wobei sie weniger komplex ist und kostengünstiger ausfällt als die von MISFETs. Die Betriebsspannung der vorgestellten MESFETs liegt zwischen einem und drei Volt, die Verstärkung erreicht Werte von bis zu 200. Ein Patent für die Technologie ist bereits erteilt.
Michael Vogel
Quelle: Physik Journal, November 2010, S. 14
