Kostbare Ampel aus einem Diamant

- Eine kostbare Ampel haben Festkörperphysiker an der Technischen Universität München (TUM) aus der Oberfläche eines Diamanten hergestellt - einen Transistor.

<P>Transistoren, also Schaltelemente, bilden die Grundlage für unsere Halbleitertechnik. <BR>Seit etwa 40 Jahren verwenden die Chiphersteller das Halbmetall Silizium als Grundstoff für die Bausteine ihrer Technologie. </P><P>Eine Forschergruppe vom Walter-Schottky-Institut der TUM in Garching zeigte nun, dass auch Diamanten als Schaltelemente taugen. Zwar leiten die harten Edelsteine nicht den elektrischen Strom. Schließlich bestehen sie _ anders als Graphit - aus einem sehr festen Gitter von Kohlenstoffatomen, deren Elektronen in den Bindungen fest lokalisiert sind. </P><P>Aber ein Diamant könne den Strom dennoch leiten, wenn dessen Oberfläche mit atomarem Wasserstoff reagiert, erklären die Physiker Martin Stutzmann und Christoph Nebel. Sie reinigten zunächst die Oberfläche des Diamanten von störenden Fremdstoffen. Um ihn in einen elektrisch leitenden Werkstoff zu verwandeln, versetzten sie ihn mit atomarem Wasserstoff. So entstanden an der Oberfläche neue chemische Bedingungen, die den Austritt von Elektronen aus dem Diamanten erlaubten.</P><P>Zurück blieb eine zirka zehn Angström dünne, leitende Schicht aus Löchern, also fehlenden Elektronen. So weit waren auch andere Wissenschaftler schon gekommen. Doch wo andere aufhörten, gingen die TUM-Physiker den entscheidenden Schritt weiter.</P><P>Aus der Oberfläche des Diamanten konstruierten sie einen Transistor, in dem sie an bestimmten Stellen den Wasserstoff durch Sauerstoff ersetzten. An diesen oxidierten Stellen mutierte der Diamant dann wieder zum Isolator.</P><P>Die Forscher schirmten einen Teil der Oberfläche mit einer Maske ab und gaben den Diamanten dann in ein hoch reaktives Sauerstoffplasma, dessen Atome die freiliegenden Wasserstoffatome verdrängte. Auf diese Weise konnte die Diamantenoberfläche mit dem elektronischen Bauplan eines Transistors versehen werden. </P><P>Zuletzt mussten noch die vier Metallelektroden aus Aluminium aufgedampft werden, um die leitenden und nichtleitenden Bereiche des Transistors zu verbinden. </P><P>"Es funktioniert wie eine Ampel aus Diamant", charakterisiert Christoph Nebel das Resultat. "Außerdem ist die ein großer Sprung nach vorne", freut er sich, "damit ist bald ein Einsatz im medizinischen Bereich möglich. In der Tat vertragen sich biologische Zellen gut mit Diamanten, dass sie in bioelektronischen Bauelementen verwendet werden könnten."Da der Diamant teurer als Silizium-Chips sein wird, ist sein Einsatz nur in Biosensoren geplant.</P><P><BR>Internet:<BR>Walter-Schottky-Institut: www.wsi.tu-muenchen.de<BR></P>

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