Durchbruch bei Nutzung von Zinkoxid als Halbleiter

Wissenschaftlern der Ruhr-Universität Bochum ist ein Durchbruch bei der Bereitstellung von Zinkoxid für verschiedene leistungsfähige Halbleiter-Anwendungen gelungen. Tausende Tonnen des Stoffes werden weltweit jedes Jahr hergestellt, die Verwendungszwecke reichen vom Nahrungsmittelzusatz bis zum Sonnenschutzmittel. Auch als Halbleiter ist es von Bedeutung, wobei hier der große Durchbruch noch aussteht.

In den letzten Jahren zeichnen sich zwar bereits wesentliche Fortschritte bei der Herstellung des benötigten hochreinen Zinkoxids ab - erst kürzlich wurden blaue Leuchtdioden (LEDs) auf Basis des Materials vorgestellt. Allerdings sind die erheblichen Probleme bei der Dotierung noch nicht gelöst worden.

Der Ursache dafür kamen nun Chemiker der Ruhr-Uni um Christof Wöll auf die Spur. Sie wiesen experimentell nach, dass Wasserstoffatome den Prozess stören, berichten sie in der Fachpublikation 'Physical Review Letters'. Der Schlüssel zum routinemäßigen Einsatz von Zinkoxid als Halbleiter liegt daher in der Steuerung der Konzentration von Wasserstoff bei der Herstellung hochreinen Zinkoxids.

Die Dotierung, der Einbau spezieller Fremdatome in das Kristallgitter des Halbleiters, sorgt für dessen Funktionsweise. Diese fremden Atome geben jeweils entweder ein Elektron ab (n-Dotierung) oder nehmen ein Elektron auf und erzeugen so ein "Loch" (p-Dotierung). Die beweglichen Elektronen oder Löcher sorgen dann für die elektrische Leitfähigkeit des ansonsten isolierenden Halbleiters.