Palladiumdisulfid – Neues Material für energiesparende Transistoren

04. Dezember 2015 Das Streben nach verbesserten Energiebilanzen ist allgegenwärtig, auch in der Erforschung von Transistoren für den Einsatz in Computer-Prozessoren. Der Chemiker Prof. Dr. Thomas Heine, der seit Juli dieses Jahres am Lehrstuhl für Theoretische Chemie komplexer Systeme der Universität Leipzig tätig ist und zuvor an der Jacobs University in Bremen forschte,  hat mit seinem Team ein neues Konzept für energiesparende Transistoren entwickelt. Sie nutzten dafür die Eigenschaften der Edelmetallverbindung Palladiumdisulfid, die es erlauben, Transistoren aus einem einzigen Material herzustellen. Das verringert die Abwärme und verbessert damit die Energiebilanz erheblich, außerdem wird das Recycling erleichtert. Ihre neuen Erkenntnisse haben die Wissenschaftler jetzt im Fachjournal "Advanced Materials" veröffentlicht. Das Schichtmaterial Palladiumdisulfid ist als Einzellage halbleitend, als Doppellage metallisch. Daher kann es - anders als bei herkömmlichen Transistoren – gleichzeitig zur Herstellung der stromleitenden Kontaktelektrode und auch der halbleitenden Schalter genutzt werden. Im herkömmlichen Transistor, dem grundlegenden Baustein eines Computer-Prozessors, ist das Halbleitermaterial – meist Silizium – mit stromleitenden Metallelektroden versehen. Diese bestehen häufig aus Gold. Bei Stromfluss treten sogenannte Kontaktwiderstände auf. Dadurch entstehen zwangsläufig Leitungsverluste, die ungünstig für die Energieeffizienz sind und zu Abwärme führen. Das Alternativkonzept von Heine und seinem Team nutzt ein und dasselbe Material sowohl für die Kontaktelektroden als auch für den halbleitenden Schalter: Palladiumdisulfid. Da Halbleiter und Elektrode aus der gleichen Kristallstruktur bestehen, wird der Kontaktwiderstand minimiert. Die Möglichkeit, einen Transistor aus nur einem Grundmaterial herzustellen, hat nach den Worten Heines weitere Vorteile: So muss beim Recyceln eines Computers nicht – wie bisher üblich – der Halbleiter in einem aufwändigen Verfahren von den leitenden Kontakten aus Gold getrennt werden. „Auch die Miniaturisierung von Transistoren kann so weiter voranschreiten, denn ein ultradünnes Material wie Palladiumdisulfid ist schon so dünn wie es geht", sagt der Chemiker. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit sieht Heine in der flexiblen Elektronik, etwa beim Anbringen von Solarzellen auf einer Jacke. „Dafür muss das Material flexibel sein. Palladiumdisulfid  wäre dafür geeignet", erklärt der Wissenschaftler. Zu den Autoren des Beitrags in "Advanced Materials" gehören neben Heine auch Dr. Agnieszka Kuc (Leipzig), Dr. Mahdi Ghorbani-Asl (Cambridge) und Dr. Pere Miro (Northwestern University). Alle vier Wissenschaftler forschten gemeinsam an der Jacobs University in Bremen. Veröffentlichung:Originaltitel der Veröffentlichung: A single material logical junction based on two-dimensional crystal PdS2  http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201504274/epdf Weitere Informationen unter:http://www.jacobs-university.de Vorstellung der Focus Areashttps://www.youtube.com/watch?v=yfSZKulWe7k   https://www.youtube.com/watch?v=w5ta3rGUj7ohttps://www.youtube.com/watch?v=754MNuvQgv0 Fragen beantwortet:Prof. Dr. Thomas Heine | Professor für Chemiethomas.heine [at] uni-leipzig.de | Tel.: +49 341 97 36401 Kontakt:Kristina Logemann | Brand Management, Marketing & Communicationsk.logemann [at] jacobs-university.de | Tel.: +49 421 200- 4454