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NICHT IMMER IST HARMONIE ERSTREBENSWERT
Perfekte Harmonie zwischen Partnern mag etwas Wunderbares sein, aber in der Materialforschung sind die Wissenschaftler manchmal eher fuer Dinge zu begeistern, die nicht ganz genau zusammenpassen. Forscher am Weizmann-Institut konnten nachweisen, dass man die Groesse mikroskopisch kleiner Halbleiterkristalle steuern kann, wenn man sich das schlechte Zusammenpassen der atomaren Abstaende zweier Materialien zu nutze macht. Die Ergebnisse koennten zur Entwicklung winziger Halbleiter mit neuen optoelektronischen Eigenschaften fuer die Grundlagenforschung und fuer die Optik und Elektronik von morgen fuehren. Die Eigenschaften solcher Mikrokristalle (im allgemeinen kleiner als 10 Nanometer, d.h.10 Millionstel eines Millimeters) koennen naemlich durch eine simple Variation ihrer Groesse gezielt veraendert werden. Die Studie wurde von Dr. Gary Hodes, Prof. Israel Rubinstein und Yuval Golan durchgefuehrt. Beschrieben wurde die Arbeit in Advanced Materials. Durch sogenanntes elektrochemisches Abscheiden trugen die Wissenschaftler Kristalle des Halbleiters Cadmiumselenid, die jeweils nur vier bis fuenf Nanometer messen, auf ein Goldsubstrat auf. Die Orientierung der Kristalle richteten ist gleichfoermig. Diese Konfiguration ist extrem vorteilhaft fuer die Kontrolle der Halbleitereigenschaften. Sie entsteht, weil die Atome der Kristalle dazu neigen, sich entsprechend der Atome der Oberflaechenschicht des Substrats anzuordnen. Dies geschieht, weil die interatomaren Abstaende von Cadmiumselenid und von Gold gut zusammenpassen. "Nun stossen wir auf ein Phaenomen, das auf den ersten Blick als paradox erscheinen mag," sagt Hodes. "Einerseits ist das gute Zusammenpassen der erste wichtige Schritt zur Ausrichtung der Kristalle. Andererseits ist die Uebereinstimmung nicht perfekt - und diesen Mangel koennen wir zu unserem Vorteil nutzen. "Genau genommen", sagt er, "ist es dieser winzige Mangel an Harmonie zwischen den beiden Materialien, die es uns ermoeglicht, die Kristallgrosse zu kontrollieren." Das Substrat "streckt" das wachsende Kristall, um die mangelnde Uebereinstimmung auszugleichen. Dies fuehrt zu einer Verformung, die schliesselich das Kristallwachstum stoppt. Durch Feinsteuerung der Disharmonie zwischen den Materialien konnten die Wissenschaftler bestimmen, wie lang ein Kristall wachsen soll, das heisst, sie konnten seine Groesse kontrollieren. Sie zeigten, dass die Zugabe von winzigen Mengen von Tellur zum Halbleiter die Disharmonie auf ein vorhersagbares Mass reduzierte. Dadurch konnten sie gleichfoermig ausgerichtete Kristalle unterschiedlicher Groessen herstellen. "Verglichen mit anderen Ansaetzen ist unsere Methode viel einfacher und preiswerter, und sie macht es moeglich, die Groesse winziger Kristalle zu steuern," sagt Rubinstein.
Das Weizmann-Institut ist ein bedeutendes Zentrum fuer Forschung und Hochschulstudien in Rehovot, Israel.
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Werkstoffwissenschaften
überregional
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Deutsch
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