Diamanten machen Chips schneller

Ein schwedisch-britisches Wissenschaftlerteam hat dünne Diamant-Einkristallschichten mit rekordverdächtigen elektronischen Eigenschaften gezüchtet. Jan Isberg und Kollegen, die ihre Arbeit in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science (Bd. 297, S. 1670) beschrieben haben, maßen Ladungsträgerbeweglichkeiten von 4500 Quadratzentimeter pro Voltsekunde für Elektronen und 3800 Quadratzentimeter pro Voltsekunde für Löcher.

Die Ladungsträgerbeweglichkeit bei Silizium ist erheblich niedriger (1200 bis 1500 cm2/Vs für Elektronen und 400 bis 450 cm2/Vs für Löcher). Elektronik auf Diamant-Basis würde also eine deutlich höhere Leistung und auch höhere Betriebstemperaturen ermöglichen. Natürliche Diamanten weisen aber zu viele Fehler im Kristallgerüst und Verunreinigungen mit anderen Substanzen auf

Den Forschern um Jan Isberg von der Universität Uppsala in Schweden gelang es nun mit einer mikrowellenbasierten Aufdampfungs-Technik, eine Diamant-Kristallschicht ausreichender Reinheit herzustellen. Sie erzeugten den synthetischen Diamant-Filme durch chemische Dampfabscheidung (CVD): Kohlenstoffatome aus einem kohlenstoffreichen Dampf, zum Beispiel Methangas, lagern sich dabei auf der Oberfläche eines Substrats — in diesem Fall ebenfalls Diamant — ab. Während des Aufdampfens dotierten die Wissenschaftler die Diamant-Schicht mit Bor. Die aufgedampfte, etwa 400 Mikrometer dünne Schicht wurde anschließend mit einem Laser abgetrennt. Die Ergebnisse charkterisierten die Wissenschaftler als “wichtigen Schritt” hin zur Produktion von Diamant-Elektronik.

An der Herstellung synthetischer Diamanten für die Elektronik wird intensiv geforscht. Augsburger Wissenschaftler züchten solche Schichten beispielsweise auf Iridium-Substraten.
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