Leipziger Physiker haben ungewöhnliche durchsichtige Transistoren entwickelt und damit ein neues Tor zur Herstellung transparenter Elektronik aufgestoßen. Die so genannten Feldeffekttransistoren eignen sich insbesondere für die Anwendung in mobilen, batteriegespeisten Geräten, deren Laufzeit so verlängert werden kann, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift „Advanced Materials“.
„Gegenüber den bereits existierenden Ansätzen benötigt die neu entwickelte Technologie deutlich kleinere Betriebsspannungen“, erläutert Professor Marius Grundmann von der Universität Leipzig. Zusammen mit Heiko Frenzel, Alexander Lajn und Holger von Wenckstern war er für die Neuentwicklung verantwortlich.
Der Fortschritt der Leipziger Forscher liegt im Verzicht auf eine isolierende Schicht und der Entwicklung spezieller transparenter Kontakte, so dass die Transistoren hervorragend funktionieren und dabei durchsichtig sind. In den Bauelementen finden zudem nur Materialien, die in ausreichender Menge auf der Erde verfügbar sind, Verwendung und gleichzeitig werden kostengünstige Herstellungsverfahren benutzt.
Grundlegendes Schaltelement
Transistoren als grundlegendes Schaltelement eines jeden Schaltkreises werden üblicherweise aus Silizium gefertigt, das jedoch nicht transparent ist. In Grundmanns Team griff man deshalb auf Zinkoxid als Grundmaterial zurück, um damit durchsichtige Transistoren bauen.
„Die mögliche Anwendungspalette ist riesig“, so Lajn. Denkbar seien zum Beispiel transparente Displays, die auf Fensterscheiben angebracht sind oder auch Tastaturen, die auf der Oberfläche von Möbeln liegen, aber kaum noch auffallen. „Ein Handy könnte – bis auf die weiterhin sichtbare Batterie – wie eine Glasscheibe aussehen. Mit Hilfe eines solchen Displays könnte ein Mechaniker gleichzeitig Bauplan und Bauteil vor Augen haben und damit Reparaturen schneller und fehlerfreier ausführen“, blickt Lajn in eine plötzlich gar nicht mehr unvorstellbare Zukunft voraus.
Navigationssystem klebt an der Scheibe
„Da das Material auch auf flexible Strukturen aufgebracht werden kann, wäre es zum Beispiel zukünftig möglich, ein komplettes Navigationssystem an die Scheibe zu kleben und zu nutzen“, so Lajn weiter. Zusatzinformationen aus Warnassistenzsystemen könnten dabei ebenso integriert werden wie die bislang über die Armaturen abzulesenden Informationen über Geschwindigkeit oder Motortemperatur.
„Es ist eine Technologie, die auch auf großen Flächen ökonomisch ist“, nennt Grundmann einen weiteren Vorteil. Denkbar wäre es dadurch unter anderem auch, programmierbare Tapeten an Wände zu bringen. „Die wechseln dann das Muster je nach Geschmack, Laune oder Tageszeit.“
Doch neben den bereits erwähnten Vorzügen haben die transparenten Transistoren ein weiteres Plus: „Während Siliziumelektronik durch Lichteinstrahlung stark gestört wird und deshalb vor Licht geschützt werden muss, ist das bei unseren Transistoren im Idealfall vollkommen unnötig“, erklärt Grundmann. Die Funktionalität der Schaltelemente werde durch einfallendes Licht kaum beeinträchtigt.
Patentvergabe in Kürze
Mit den transparenten Transistoren ist den Leipziger Physikern ein großer Sprung gelungen. Das deutsche Patent für diese wegweisende Erfindung steht kurz vor der Erteilung. Damit setzt sich eine langjährige Tradition fort, schließlich wurde der gleichrichtende Kontakt vom späteren Nobelpreisträger Ferdinand Braun 1874 in Leipzig entdeckt. Der Feldeffekttransistor dagegen wurde vom Leipziger Physiker Julius Edgar Lilienfeld 1925 erfunden und 1930 patentiert.
(idw – Universität Leipzig, 01.10.2010 – DLO)
