Diamant-Chip

Diamant mit seiner einzigartigen Kombination extremer physikalischer Eigenschaften wäre ein ideales Ausgangsmaterial für eine Vielzahl von Anwendungen. So hätten z. B. Diamant-Chips gegenüber den herkömmlichen Silizium-Bauteilen den enormen Vorteil, dass sie bei Temperaturen über 500 °C als Halbleiter funktionsfähig blieben. Zudem könnten sie, da Diamant wesentlich höhere Spannungen verkraftet als Silizium und die Wärme weitaus besser ableitet, schneller arbeiten und höhere Leistungen schalten.
Als eines der hartnäckigsten Probleme erwiesen sich die seit rund zehn Jahren laufenden weltweiten Bemühungen, orientierte (epitaktische) Schichten von Diamant auf anderen Einkristallen herzustellen. Diesem nicht unüblichen Ansatz, um Materialien, die als großvolumige Einkristalle nicht synthetisiert werden können, zumindest als dünne einkristalline Filme abzuscheiden, war bisher der entscheidende Erfolg versagt geblieben. Ein wichtiger Fortschritt bei diesen Bemühungen wurde mit der Einführung von Iridium als Substratmaterial erzielt. Dr. Matthias Schreck und seine Kollegen stellen seit drei Jahren dünne Schichten dieses Edelmetalls her, um darauf Diamant abzuscheiden. Dabei wird rund eine Milliarde kleiner hochorientierter Diamantkristalle auf einer fingernagelgroßen Fläche des Edelmetalls erzeugt, die mit fortschreitender Prozesszeit zu einem geschlossenen Film zusammenwachsen und dabei ihre Ausrichtung noch verbessern.
Die neuesten Arbeiten belegen nun, dass es beim weiteren Wachstum quasi zu einem Verschmelzen der einzelnen Kristallite kommt: So beobachteten die Physiker erstmals, dass das geschlossene Netzwerk der Korngrenzen, das bei Schichtdicken von wenigen Mikrometern die einzelnen Kristalle noch voneinander trennt, sich bei 34 µm Schichtdicke bereits in isolierte kurze Defektbänder aufgelöst hat. Individuelle Körner sind nicht mehr unterscheidbar, und der Film ist als Einkristall zu betrachten.

Universität Augsburg
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