Massenfertigung von Nanodraht-Bauelementen demonstriert

Ein Team aus deutschen und US-amerikanischen Wissenschaftlern hat Leuchtdioden auf Basis von Zinkoxid-Nanodrähten hergestellt.

„Wir haben dabei Fertigungstechniken genutzt, die in der Silizium-Industrie gang und gäbe sind“, betont der Festkörperphysiker Carsten Ronning von der Friedrich-Schiller-Universität Jena gegenüber pressetext. Damit hat das Team, zu dem auch Forscher der Harvard University sowie der Universitäten Göttingen und Bremen zählen, eine Möglichkeit aufgezeigt, wie elektronische Bauelemente auf Basis von Halbleiter-Nanodrähten schnell und günstig in Masse produziert werden können.

Die Fertigung von Halbleiter-Nanodrähten mit chemischen Verfahren ist bereits gut zu bewerkstelligen, die Herstellung von Bauelementen mit den Drähten war bisher jedoch sehr aufwändig. Genau hier sehen die Forscher einen wesentlichen Vorteil ihres Verfahrens, das eine einfache Massenproduktion ermöglicht. Mit der Technik der Photolithographie wurde eine Siliziumfläche mit Kontakten vorbereitet.

Darauf wurden dann die Zinkoxid-Nanodrähte platziert und mit einer nicht-leitenden Glasschicht überzogen. „Wenn ein metallischer Kontakt darauf platziert wird, erhalten wir auf diese Weise eine Art Sandwich“, erläutert Federico Capasso, Physiker an der Harvard University. Wird an die Siliziumfläche am Boden und den oberen metallischen Kontakt eine Spannung angelegt, fließt Strom nur durch die Nanodrähte und regt sie zum Leuchten an. Die Forscher haben mehrere Hundert dieser Elemente gefertigt, um die Eignung des Verfahrens für die Massenproduktion zu demonstrieren.

Was mögliche Anwendungen betrifft, sind die Leuchtdioden nur ein erster Schritt. „Von der Leuchtdiode bis zum Laser ist es nicht weit“, meint Ronning zu pressetext. Laser auf Basis von Halbleiter-Nanodrähten könnten feine Spots ermöglichen, die beispielsweise zur Mikroskopie auf Laserbasis geeignet wären. Auch sei es dank der feineren Laser denkbar, optische Speichermedien dichter zu beschreiben und damit die Kapazität zu erhöhen. Ferner wäre die Fertigungsmethode nicht nur für photonische Bauelemente, sondern allgemein für elektronische Elemente und Sensorik geeignet, so Ronning. Speziell in der Elektronik seien die Halbleiter-Nanodrähte auch praxistauglicher als Kohlenstoff-Nanoröhren, nennt der Physiker eine Motivation hinter der Forschungsarbeit.

Jetzt wollen die Wissenschaftler das Verfahren, das sie in einem Beitrag der Fachpublikation „Nano Letters“ genauer vorstellen, noch verfeinern. Beispielsweise soll eine effiziente Ausrichtung der Nanodrähte in der Produktion eine noch schnellere, günstigere Fertigung ermöglichen. Bis mit dem zum Patent angemeldeten Verfahren gefertigte Bauelemente kommerziell erhältlich sein werden, dürften laut Ronning noch „einige Jahre“ vergehen. Wie viele genau das sein werden, hängt auch vom Verlauf der weiteren Forschungsbemühungen ab.