Alternative zu Graphen

15. März 2017, 13:24 Uhr
Extrudierte Spirale aus polymerumhüllten Silizium-Nanoblättchen unter UV-Licht. Bild: Tobias Helbich / TUM
Extrudierte Spirale aus polymerumhüllten Silizium-Nanoblättchen unter UV-Licht. Bild: Tobias Helbich / TUM

Ganz wie Kohlenstoff kann sich auch Silizium zu zweidimensionalen Netzwerken anordnen, die nur eine Atomlage dick sind. Dadurch ergeben sich besonders gute optoelektronische Eigenschaften (vergleichbar mit Graphen). Diese Nanoblätter sind aber selbst nicht sehr stabil. Einem Forscher-Team der Technischen Universität München (TUM) gelang mit der Kombination der Nanoblätter mit einem künstlichen Polymer eine einfachere Nutzung bei gleichzeitiger UV-Stabilität. Dabei absorbiert die Polymer-Matrix das UV-Licht und stützt das Nanoblatt aus Silizium. Es wird so vor Oxidation geschützt und mit den Eigenschaften des verwendeten Polymers versehen, ohne die besonderen optoelektronischen Fähigkeiten zu beeinträchtigen.

Si-Nanosheets eignen sich in besonderer Weise für optoelektronische Anwendungen z. B. in flexiblen Displays als Trägermaterial für FETs oder als Fotodetektor. Da diese Blätter zudem Lithium-Ionen aufnehmen können, wäre auch an eine Anwendung als Anodenmaterial für Lithium-Akkus zu denken.

Vor kurzem konnte die erste erfolgreiche Anwendung des neuen Komposit-Materials demonstriert werden: Ein Fotodetektor mit Abmessungen im Nanometerbereich. Zu diesem Zweck wurden die in einem Polymer eingebetteten Silizium-Nanoblätter mit einer Oberfläche aus Silizium-Dioxid und Goldkontakten versehen. Aufgrund der winzigen Abmessungen benötige der Fotosensor nicht nur wenig Platz, sondern auch nur wenig Energie.
 

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