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Graphen könnte das Silizium in Computerchips ersetzen

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Forscher haben herausgefunden, dass sich Elektronen bei Zimmertemperatur durch Graphen deutlich schneller bewegen können, als durch Silizium. Graphen ist im Grunde Graphit, besteht allerdings nur aus einer einzigen atomaren Lage Kohlenstoff. Das Material ist der Elektronenmobilität zufolge der beste bekannte elektrische Leiter und hat einen Wert der etwa 143 Mal so hoch ist, wie bei Silizium. Zum ersten Mal hergestellt wurde es bereits im Jahre 2004. Dieser Wert ist allerdings noch eher theoretischer Natur, denn der Stoff muss auf einem Träger aufgebracht werden, da er nur aus einer Lage besteht. Dies ist in der Regel Siliziumdioxid, welches aufgrund von minimalen elektrischen Ladungen die Elektronenmobilität auf etwa die Hälfte verringert. Wissenschaftler am Watson-Forschungszentrum von IBM konnten bereits die guten Eigenschaften von Graphen in einer Transistorschaltung zeigen.Graphen hat allerdings noch einige Nachteile - so übertragen Graphen-Transistoren auch im ausgeschalteten Zustand noch in gewissem Maße Elektronen. Ein Chip aus Milliarden solcher Transistoren würde daher sehr viel Strom verschwenden. Ein weiteres Problem ist die Geräuschentwicklung. Entsprechende Transistoren rauschen recht stark aufgrund der hohen Elektronenmobilität. Dies kann jedoch eingedämmt werden, wenn zwei Graphen-Schichten übereinander angeordnet werden, da sich dann scheinbar Ströme die durch beide Schichten fließen zusammenschließen. Jedes Elektron wird mit einer positiven Ladung gepaart, weshalb zufällig positive oder negative Ladungen im Substrat dem Paar nichts mehr anhaben können.

Schneller als in Computerchips könnte Graphen als gut leitende und transparente Beschichtung in Solarzellen oder als Leitermaterial in Displays Verwendung finden. Bei den Displays könnte Graphen das teure Indiumzinnoxid ersetzen.



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