Wafer aus Galliumarsenid

Ist Erdöl das Schmiermittel des fossilen Zeitalters gewesen, so symbolisiert Silizium den Aufbruch ins 21. Jahrhundert. Kein Computer, keine kommerzielle Solarzelle kommt heute ohne das reichlich vorhandene Element aus. Dabei ist es aber nicht das effizienteste Halbleitermaterial: Galliumarsenid schlägt Silizium sowohl bei der Energieausbeute von Solarzellen als auch bei der Schaltgeschwindigkeit von daraus hergestellten Transistoren. Leider ist seine Herstellung aber noch teurer als die des auch nicht gerade billigen Siliziums.

Ein neues Verfahren von Forschern der Universität von Illinois in Urbana-Champaign soll das nun ändern, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Es ermöglicht endlich, großflächige Wafer aus Galliumarsenid (GaAs) in weniger Prozess-Schritten und mit weniger Abfällen als bisher zu produzieren. Derzeit werden solche Wafer hergestellt, indem Kristalle der Halbleiterverbindung auf einem speziellen metallischen Untergrund in Hochvakuum-Kammern bei hohen Temperaturen gezüchtet werden. Löst man das Galliumarsenid anschließend ab, um es zu Solarzellen weiterzuverarbeiten, wird das teure Substrat darunter zerstört. Effizient ist das nicht: Das Präparieren und Entleeren der Vakuumkammer dauert länger als das GaAs-Kristallwachstum selbst.

Der Materialwissenschaftler John Rogers hat dieses Problem nun gelöst, indem er in einem Durchgang, mittels chemischer Gasphasenabscheidung, mehrere Galliumarsenid-Schichten nacheinander aufwachsen lässt. Dabei werden immer abwechselnd Zwischenschichten aus Aluminiumarsenid eingezogen. Das GaAs-AlAs-Sandwich behandeln die Forscher anschließend mit Fluorwasserstoff (HF). Weil HF mit Aluminiumarsenid rund eine Million Mal schneller reagiert als mit Galliumarsenid, bleiben am Ende hauchdünne, rechteckige Filme aus der begehrten Halbleiterverbindung übrig. Die Dicke der GaAs-Filme kann einige Nano- bis Mikrometer betragen.

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(bsc)