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Siliziumcarbid - Halbleiter für hohe Temperaturen

Material leitet elektrischen Strom und Licht

Physiker der Friedrich-Schiller-Universität haben weltweit erstmalig gezielt Stapel dünner Schichten aus Silziumcarbid (SiC) mit unterschiedlicher Kristallstruktur erzeugt. Das diamantharte, durchsichtige Material eröffne neue Wege in der Halbleitertechnologie, weil es großen Temperaturen standhalte und zudem besondere optoelektronische Eigenschaften besitze, erklärte Prof. Dr. Wolfgang Richter.

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Es werde aber in der Chipindustrie herkömmliche Silizium- und Galliumarsenidbausteine nicht verdrängen, sondern ergänzen. "Bislang sind die Herstellungsverfahren für hochreine Siliziumcarbid-Kristalle noch recht aufwendig und teuer", gibt Richter zu bedenken.

Als erstes Anwendungsgebiet für SiC-Chips haben die Jenaer Physiker so genannte "rauhe Umgebungen" ins Auge gefasst. Etwa für die Mess- und Steuerelektronik in der Nähe von Fahrzeugmotoren eigne sich das neue Material weit besser als konventionelles Silizium, weil es erheblich höhere Temperaturen - bis 600° C - verkrafte. "Dank dieser Eigenschaft können auch ohne besondere Kühltechniken sehr hohe Leistungen und Spannungen verarbeitet werden", erklärt Prof. Richter, "zum Beispiel in Hochleistungs-Hochspannungs-Bauelementen in der Eisenbahn oder auch in der Nachrichtentechnik, wenn es um ultrahohe Frequenzen und riesige Datenübertragungsraten geht."

Die vergleichsweise kleinen Silizium- und Kohlenstoffatome gehen eine sehr harte Bindung ein und entwickeln deshalb eine ungewöhnlich hohe Wärmeleitfähigkeit, so dass die Prozesswärme sehr schnell abgeführt wird. "Wenn in der Computertechnik die Gigahertz-Taktfrequenz überschritten wird, könnten Siliziumcarbid-Chips zum Einsatz in ultraschnellen Transistoren kommen", so Richter.

Siliziumcarbid - Halbleiter für hohe Temperaturen 

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