Silizium wird supraleitend

Französische Physiker demonstrieren Supraleitung nahe Null Kelvin

Das am besten erforschte Material der Halbleiter-Technik lässt sich zu einem Supraleiter umbauen. Dies demonstrierten jetzt Forscher in Frankreich - allerdings sind dafür sehr tiefe Temperaturen notwendig.

Artikel veröffentlicht am ,

Die Forscher setzten dafür laut eines Berichts der US-Seite "Physicsweb" ein aus der Halbleiterfertigung bekanntes Verfahren ein: Die Dotierung von Silizium mit Bor. Diese Technik wird auch bereits bei kommerziellen Chips verwendet, um in die Gitterstruktur des Siliziums elektrische Löcher zu schießen: Bor hat ein bindungsfähiges Elektron weniger als Silizium. Wird Bor in eine Silizium-Struktur eingebracht, entstehen positiv geladene Bereiche, die Elektronen anziehen - der Durchfluss verbessert sich.

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Wie man am "Centre National de la Recherché Scientifique" (CNRS) in Grenoble nun herausgefunden hat, bleiben diese Löcher bei sehr niedrigen Temperaturen stabil, werden also nicht durch Zufallsbindungen mit Silizium geschlossen. Sie können sich dabei auch überlappen, so dass sich die Silizium-Bor-Struktur wie ein Supraleiter verhält, der keinen Ohmschen Widerstand mehr aufweist. Dafür ist jedoch das Erreichen von weniger 0,35 Kelvin nötig, was Temperaturen von unter minus 272,8 Grad Celsius entspricht.

Damit die Supraleitung eintritt, muss zudem das Silizium sehr hoch mit Bor dotiert werden: 9 Prozent des fremden Halbmetalls sind nötig. In der kommerziellen Halbleiterfertigung sind Dotierungen um 0,002 Prozent üblich. Die Physiker erreichten den hohen Anteil mit einem Gas-Immersions-Laser - ein Gerät, das auch in der Chipherstellung bereits eingesetzt wird. Dabei werden einzelne Schichten des Siliziums mit einem gepulsten Laser geschmolzen und das Bor eingebracht. Beim sehr schnellen Abkühlen bleibt das fremde Element an seinem Platz.

Bei so vielen Parallelen zur Halbleiterfertigung drängt sich eine kommerzielle Verwendung des Silizium-Supraleiters auch in industriellen Produkten auf. Dem erteilten die Forscher jedoch bisher eine klare Absage. Zwar könne man vielleicht Temperatur, bei welcher der supraleitende Effekt eintritt, noch ein wenig steigern, von Raumtemperatur sei man jedoch noch sehr weit entfernt. Seit wenigen Jahren sind Forscher mit anderen Materialien, vor allem Keramik, hier schon näher an im Alltag handhabbaren Temperaturen.

Die Physiker des CNRS haben ihre Forschungsergebnisse in der aktuellen Ausgabe Nummer 444 der US-Zeitschrift "Nature" veröffentlicht.

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Michael - alt 26. Nov 2006

Dann troll auch nicht rum und heule danach. Deine Angriffe hättest Du Dir sparen können.

AFK47 24. Nov 2006

Also ich finds ja interessant, und teilweise auch spannend was so alles mit Silizium und...

Productplacer 24. Nov 2006

Eine korrekte physikalische Beschreibung würde auf das Bändermodell eines Festkörpers...

Physiker 23. Nov 2006

Irgendwelche Literatur über Supraleiter Empfehlungen, zum einlesen ? Auch zu Magnetismus...

:-) 23. Nov 2006

Die Dotierung von Silizium mit Bor. Diese Technik wird auch bereits bei kommerziellen...



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