Würzburger Forscher erfinden Halbleiter ohne Wärmeentwicklung

Für den Effekt verantwortlich sind dünne Schichten aus Quecksilber-Tellurid und Quecksilber-Cadmium-Tellurid. Derzeit leiten sie aber nur unterhalb von minus 170 Grad ohne jeglichen Widerstand. Wismut-Verbindungen sollen den Effekt auch bei höheren Temperaturen ermöglichen.

Physiker der Universität Würzburg haben im Wissenschaftsmagazin „Science“ einen Halbleiter vorgestellt, der elektrischen Strom leitet, ohne sich zu erwärmen. Langfristig könnte sich damit das Wärmeproblem immer leistungsfähigerer Rechner lösen lassen. Der neuartige Halbleiter aus Quecksilber-Tellurid und Quecksilber-Cadmium-Tellurid ist aber noch nicht marktreif.

Zur Herstellung bringen die Würzburger Physiker die beiden Quecksilber-Verbindungen abwechselnd in Lagen mit sieben bis zehn Nanometern auf Kristallplättchen mit der Größe eines Ein-Cent-Stücks auf. Anschließend modellieren sie mit lithografischen Techniken aus der Oberfläche Strukturen heraus.

Die Elektronen sammeln sich an den Rändern der Struktur und können sich dort ohne jeglichen Widerstand und damit ohne Wärmeentwicklung bewegen. Diese Besonderheit lasse sich auf die Materialien und die Art ihrer Schichtung zurückführen, sagen die Physiker.

„Zu erwarten war, dass das Material unter bestimmten Umständen, zum Beispiel bei sehr tiefen Temperaturen, zum Isolator wird. So ist es bei allen herkömmlichen Halbleitern der Fall“, sagt Professor Hartmut Buhmann. Die Würzburger Halbleiter stellen jedoch eine Ausnahme dar.

Allerdings tritt der Effekt bisher nur bei sehr tiefen Temperaturen auf, unterhalb von minus 170 Grad Celsius. Für den Alltag ist der neuartige Halbleiter damit noch nicht reif. Die Würzburger Forscher hoffen jedoch, mit Wismut-Verbindungen Materialien entwickeln zu können, die den Effekt auch bei deutlich höheren Temperaturen zeigen.

Themenseiten: Forschung, Hardware, Supercomputing

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