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Novum: Motorola verbindet Silizium mit Verbund-Halbleitern

Lichtemittierende Halbleiter und Silizium-Schaltkreise auf einem Chip

Motorola hat einen bedeutenden Durchbruch bei der Entwicklung von Halbleiter-Materialien vermeldet: Dem Hersteller ist es erstmals gelungen, Gallium-Arsenid-Transitoren in einer schmalen Gallium-Arsenid-Schicht zu schaffen, die auf einem Silizium-Wafer wächst. Dieser Durchbruch soll neue Chipgenerationen mit kombinierten Silizium- und lichtemittierenden Transistoren ermöglichen - dadurch sollen u.a. kostengünstige Glasfaser-Netzwerk-Lösungen möglich werden.

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Bis jetzt war eine Verbindung der Materialien laut Motorola eine nahezu unmögliche Aufgabe, da die zu Grunde liegenden kristallinen Strukturen von Silizium und so genannten III-V Halbleiter-Materialien nicht zueinander passen, sich gegeneinander verschieben und Sprünge hervorrufen. Zu den III-V Halbleiter-Materialien zählen neben Gallium-Arsenid (GaAs), Gallium-Nitrid, Indium-Phosphid (InP) und andere Hochleistungs- bzw. lichtemittierende Verbundstoffe.

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Bei der Suche nach einer passenden Verbindungsschicht zwischen den "inkompatiblen" Materialien haben Dr. Jamal Ramdani und sein Team bei Motorola Labs zumindest das richtige "Rezept" für ein Material gefunden, das sich mit Silizium und GaAs bindet. Die Forscher suchen nun gerade nach der optimalen Verbindungsschicht für Indium-Phosphid und andere Materialien. Die Verbindung von Silizium und Indium-Phosphid soll Chips mit Taktraten von über 70 GHz und langwelligen Lasern für Glasfaser-Kommunikation ermöglichen.

Laut Motorola könnte die Verbindung von Silizium- und GaAs-Transistoren auf einem Chip ein großer Wendepunkt für die Halbleiter-Industrie bedeuten, da dank der Entdeckung von Verbindungsschichten optische Technologien nun preiswert und platzsparend direkt auf einem Chip untergebracht werden könnten. Dies soll Motorola zufolge zudem eine Leistungssteigerung in der Chiptechnologie mit sich bringen und könnte darüber hinaus große Teile des Marktes beflügeln, da neue innovative Lösungen möglich würden. Als Beispiele nennt der Hersteller den Breitband-Markt, Medizin-Technologie und optische Speicherlösungen.

Die ersten "GaAs-on-Silicon-Wafer" mit einem Durchmesser von 8 Zoll hat Motrola bereits selbst hergestellt. In Zusammenarbeit mit dem Wafer-Hersteller IQE wurden weitere Wafer gefertigt, unter anderem mit 12 Zoll Durchmesser. Als erste Anwendungen hat Motorola bereits funktionstüchtige einfache Handy-Komponenten (Leistungsverstärker) und lichtemittierende Chips gefertigt.

Bis jetzt hat Motorola mehr als 270 Patente auf Erfindungen in Verbindung mit der neuen Technologie angemeldet und will diese im großen Umfang an andere Hersteller lizenzieren.

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