Neue Produktionsmethoden von molekularen Halbleitern erforschen

Silicium ist derzeit das Maß aller Dinge in der Halbleiterindustrie und damit für wichtige Anwendungen wie Mikroprozessoren oder Solarzellen. Zwar gibt es durchaus Halbleitermaterialien auf Basis von Elementkombinationen wie Gallium und Arsen, die bessere Eigenschaften für Anwendungen in Computer- und Solarindustrie haben. Diese sind jedoch gegenwärtig sehr teuer in der Herstellung.

Diego Andrada, Chemiker an der Universität des Saarlandes, wird in den kommenden fünf Jahren erforschen, wie solche Verbindungshalbleiter auf molekularer Ebene funktionieren. So könnten in der Folge auch effizientere und günstigere industrielle Herstellungsverfahren für diese Materialien entstehen. Die EU fördert das Vorhaben mit einem prestigeträchtigen ERC Starting Grant in Höhe von 1,5 Millionen Euro.

Silicium ist als zweithäufigstes Element der Erde (nach Sauerstoff) der Grundstoff für viele industrielle Anwendungen wie zum Beispiel für Halbleiter-Elemente in der Computerindustrie und für Solarzellen. Als Element der Gruppe 14 im Periodensystem der Elemente kann es durch die Kombination von zwei Elementen aus benachbarten Gruppen des Periodensystems nachgestellt werden. Galliumarsenid (GaAs) ist z.B. ein weitverbreitetes Halbleitermaterial und besteht aus einem Element der Gruppe 13 (Gallium) und einem der Gruppe 15 (Arsen).

Die Wechselwirkung von zwei Atomen dieser beiden Gruppen untersucht Dr. Diego Andrada, der am Lehrstuhl von Professor David Scheschkewitz (Anorganische Chemie) forscht, nun in einem Projekt, das von der Europäischen Union mit dem ERC Starting Grant in Höhe von 1,5 Millionen Euro für fünf Jahre gefördert wird. Mit diesen prestigeträchtigen Auszeichnungen möchte die EU die vielversprechendsten Nachwuchswissenschaftler am Beginn ihrer unabhängigen Karriere unterstützen.

Diego Andrada möchte herausfinden, wie Elemente aus den Gruppen 13 und 15 auf innovative Weise so miteinander kombiniert werden können, dass hochreaktive, aber dennoch stabile molekulare Vorstufen für die Materialsynthese erhalten werden. Er bedient sich dafür einer Kombination aus quantenmechanischen Berechnungen einerseits und experimentellen Ansätzen andererseits.

Die elektronischen Eigenschaften der untersuchten Materialien, zum Beispiel Galliumarsenid, sind denjenigen des Siliciums überlegen, so dass aus ihnen gefertigte Mikroprozessoren mit höherer Taktung arbeiten können. Außerdem sind Solarzellen aus Galliumarsenid die derzeit effizientesten Solarzellen weltweit. Die Herstellung von GaAs ist allerdings immer noch viel zu teuer. Mit einem besseren Verständnis der chemischen Grundlagen soll letztlich der Weg zu einer vereinfachten und damit preisgünstigeren Produktion geebnet werden.

Diego Andrada wurde 1983 im argentinischen Cordoba geboren. Er studierte Chemie an der Nationaluniversität in Cordoba, wo er 2005 seinen Abschluss machte. 2011 wurde er an derselben Universität mit einer Arbeit über Reaktionsmechanismen in der metallorganischen Chemie promoviert. Im Anschluss arbeitete er als Postdoc bei Prof. Dr. Ricardo Mata (Universität Göttingen). 2013 wechselte er zu Prof. Dr. Gernot Frenking nach Marburg, um schließlich 2017 an die Universität des Saarlandes zu kommen. Seine Forschungsinteressen sind chemische Bindungen und die chemische Reaktionsfähigkeit von Hauptgruppenverbindungen.

Quelle: Universität des Saarlandes