Kristall genau am Zielort: KAIST steuert das Wachstum hauchdünner Halbleiter
Koreanische Forscher bestimmen, wo ein zweidimensionaler Halbleiterkristall zu wachsen beginnt. Ziel sind Chips, die in Etagen gestapelt werden.
Symbolbild · Foto: Nessa Eull / Wikimedia Commons, CC0 (zugeschnitten und skaliert)
Forschende der koreanischen Technischen Hochschule KAIST haben gemeinsam mit UNIST, der Hanyang-Universität und der Firma TDS Innovation ein Verfahren entwickelt, mit dem sie gezielt festlegen, wo ein Kristall aus dem atomar dünnen Halbleiter Molybdändisulfid (MoS₂) zu wachsen beginnt. Normalerweise entstehen solche Kristalle an zufälligen Stellen. „Beim Dünnschichtwachstum ist der Ort, an dem sich ein Kristall bildet, grundsätzlich eine Frage der Wahrscheinlichkeit“, sagt Teamleiter Professor Kibum Kang. Die Ergebnisse erschienen am 8. Oktober im Fachjournal Nature.
Das Verfahren nutzt eine Barriere aus Hafniumoxid um jedes Feld. Daraus freigesetzter Sauerstoff unterdrückt die Bildung neuer Kristallkeime – am stärksten an den Rändern, am schwächsten in der Mitte. So wächst ein einzelner Kristall genau am vorgesehenen Mittelpunkt. Das gelang in mehr als 99 Prozent von 400 verschiedenen Mustern. Zudem brachte das Team eine dünne Rutheniumschicht gezielt nur auf Bereiche aus Molybdändiselenid auf.
Ziel sind Chips, bei denen Rechen- und Speicherschichten senkrecht übereinander liegen. Daten legen dann kürzere Wege zurück, was Verzögerungen und Energieverbrauch senken könnte. Die Halbleiterschichten könnten direkt auf bestehenden Schaltungen entstehen, statt separat gezüchtet und übertragen zu werden. Einen kompletten gestapelten Prozessor haben die Forschenden allerdings noch nicht gezeigt; ob sich das Verfahren für die Massenfertigung eignet, ist offen.