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Optoelektronik aus Phosphor

Auf Hochleistungsrechnern haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine zweischichtige Bienenwabenstruktur mit kleinen Auswölbungen aus blauem Phosphor modelliert. Diese Verbindung ist äußerst stabil und besitzt durch den geringen Abstand zwischen den beiden Schichten metallische Eigenschaften. Visualisierung: Jessica Arcudia

Auf Hochleistungsrechnern haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine zweischichtige Bienenwabenstruktur mit kleinen Auswölbungen aus blauem Phosphor modelliert. Diese Verbindung ist äußerst stabil und besitzt durch den geringen Abstand zwischen den beiden Schichten metallische Eigenschaften. Visualisierung: Jessica Arcudia

Forscher aus Dresden und Mérida stapeln 2D-Atomnetze zu Metallen

Dresden/ Mérida, 5. November 2020. Werden superschnelle Lichtchips und Sensoren in Zukunft aus Phosphor statt Silizium gebaut? Forscher der TU Dresden und von der mexikanischen Uni Merdia sehen gute Chancen dafür: Sie haben in einer Computer-Simulation zwei hauchdünne Lagen aus sogenanntem „blauen Phosphoren“ übereinandergestapelt – und aus dem Halbleitermaterial wurde plötzlich ein Metall. Dies könnte den Konstruktionsschlüssel für besonders kleine und schnelle elektronische Bauelemente liefern, die nur noch aus einem einzigen Element bestehen.

Wie 2 Blatt Papier, die zu Gold werden

„Stellen Sie sich vor, Sie legen zwei Lagen Papier aufeinander und auf einmal glänzt das Doppelblatt metallisch wie Goldfolie“, erklärte der Chemiker Prof. Thomas Heine von der TU Dresden den Effekt. Genau dies sei durch das interdisziplinäre Projekt gemeinsam mit Prof. Gabriel Merino vom mexikanischen Forschungsinstitut „Cinvestav Merida“ sowie weiteren Wissenschaftlern und Wissenschaftlern gelungen. „Anwendungen im Bereich der Nano- und Optoelektronik sind zu erwarten.“

Blaues Phosphoren ist wie Graphen mit Phosphor statt Kohlenstoff

Blaues Phosphoren besteht aus zweidimensionalen Phosphornetzen, die nur eine Atomlage hoch sind. Es ähnelt insofern einem anderen bekannten 2D-Material, dem kohlenstoffbasierten „Graphen“. Im konkreten Fall hatten die Forschungsgruppen in Hochleistungscomputern berechnet, was passiert, wenn man zwei solcher Atom-Netze übereinanderlegt. Im Rechner verwandelte sich der Designer-Werkstoff plötzlich in ein Metall, das Strom gut leitet. Dies könnte genutzt werden, um hauchdünne Elektronik zu bauen, die in Abfolgen von metallischen und halbleitenden Abschnitten Signale verarbeiten kann. Im Moment befindet sich all dies aber noch im Stadium der Grundlagenforschung. Bis zu einem industriellen Einsatz kann es noch Jahre dauern.

Autor: hw

Quelle: TUD