Weg für elektronische Schaltungen aus Graphen geebnet

Graphen gilt wegen seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften als eines der vielversprechendsten neuen Materialien. Es besteht aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen, die in einem aus Sechsecken zusammengesetzten Netzwerk so angeordnet sind, dass sie den ersten wahrhaft zweidimensionalen Festkörper bilden. Graphen begründet damit eine neue Klasse von Materialien, dessen Entdeckung im Jahre 2004 zu weltweiten Forschungsaktivitäten geführt hat. Um das große Potenzial von Graphen für elektronische Anwendungen nutzen zu können, ist die Schichtherstellung in hoher Qualität auf kristallinen Halbleiterscheiben – so genannten Wafern – sehr wichtig. Hier konnten Forscher der FAU einen bedeutenden Beitrag leisten: Prof. Dr. Thomas Seyller hat ein Verfahren entwickelt, mit dem Graphen in höchster Qualität auf Siliziumkarbid-Kristallen synthetisiert werden kann. Das Verfahren gilt in der Fachwelt als ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer graphenbasierten Elektronik. Der nächste wichtige Schritt ist es, ausgehend von Graphen-Wafern Bauelemente herzustellen. Insbesondere gilt es, die Graphenschichten für elektronische Anwendungen ansteuerbar zu machen. Hier kommt das Trägermaterial ins Spiel: Siliziumkarbid ist ein Halbleiter, der durch geschickte Manipulation als integrierte Ansteuerelektrode verwendet werden kann. Das ist Professor Dr. Heiko Weber und seinem Team jetzt gelungen. Die FAU-Forscher haben Musterbauelemente hergestellt und konnten auch die physikalischen Effekte en détail erklären, die bei Verwendung einer solchen Elektrode auftreten können. Mit diesem Wissen ist es nun möglich, optimale integrierte Elektroden für Graphen für die verschiedensten Anwendungsbereiche maßzuschneidern. Der große Vorteil einer solchen Elektrode liegt auf der Hand: die Graphenschicht an der Oberfläche bleibt frei zugänglich. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten sowohl in der Forschung als auch in der Anwendung, z. B. für ultra-empfindliche Sensoren, die sogar einzelne Atome detektieren können.