Nanotechnik

Die Licht-Züchter

Israelischen Wissenschaftlern ist wieder einmal ein Licht aufgegangen. Foto: Fotolia

Die Forschung auf dem Gebiet der Halbleitertechnik findet praktisch unter Ausschluss der Öffentlichkeit statt. Berichte über Fortschritte und Errungenschaften stehen meist nur in Fachzeitschriften oder auf Technik-Blogs. Und das, obwohl Halbleiter in Produkten vorkommen, die fast jeder im täglichen Leben benutzt. Und so blieb es auch fast unbemerkt, dass David Tsivion vom Weizmann-Institut im israelischen Rehovot kürzlich einen Durchbruch in der Halbleiterherstellung erzielt hat, der eben jene Produkte effizienter und billiger machen könnte.

Halbleiter sind feste Stoffe, die hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit sowohl als stromleitend als auch als nichtleitend eingestuft werden können. Die jeweilige Eigenschaft ändert sich bei diesen Materialien mit der Temperatur, aber auch mit dem Einbringen von Fremdatomen – ein Vorgang, der »Dotieren« genannt wird.

klein und schnell Halbleiter spielen unter anderem in der Elektronik eine wichtige Rolle. Die Halbleiterelektronik umfasst mit den halbleiterbasierten integrierten Schaltungen sämtliche Prozessoren, Mikrokontroller und Speicher, die nicht nur zu Computern verbaut werden, sondern sich auch in fast jedem modernen Gebrauchsgegenstand mit Stromanschluss oder auch in Autos finden. Eine neue, leistungsfähigere Generation von Elektrogeräten setzt daher immer auch Fortschritte in der Halbleitertechnik voraus.

So benötigen schnellere Prozessoren für ein Handy oder einen Computer immer kleinere Strukturen, da bei zunehmender Größe des Computerherzens die Laufzeitlänge des Signals im Prozessor zu groß würde. Moderne Computer haben Prozessortaktungen von mehr als drei Gigahertz – das ist eine Drei mit neun Nullen. So viele Zyklen schafft ein Prozessor pro Sekunde. Noch beeindruckender wirkt diese Zahl, wenn man sich vor Augen führt, dass das Licht während eines solchen Taktes gerade einmal zehn Zentimeter zurücklegt.

licht und sonne Ohne Halbleitertechnik wäre auch Solarenergie nicht denkbar. Auch bei der Lichterzeugung spielt sie eine Rolle, denn sowohl Fotozellen als auch LEDs (Leuchtdioden) basieren auf dieser Technik.

Ein besonders wichtiger Halbleiter ist das Galliumnitrid. Ohne die winzigen Kristalle aus diesem Material gäbe es keine effizienten blauen und grünen Leuchtdioden – diese finden sich sowohl in BluRay-Laufwerken als auch in Ampeln, denn die werden längst nicht mehr mit klassischen Glühbirnen betrieben. Überhaupt sind LED-Glühbirnen – die eine bessere Alternative zu Energiesparlampen darstellen, da sie das volle Lichtspektrum bieten – auf Galliumnitrid angewiesen.

nanodrähte Allerdings gibt es mit Galliumnitrid auch ein Problem: Es lässt sich nur sehr schwer herstellen. Besondere Schwierigkeiten bereitete es bisher, größere Kristalle davon zu erzeugen. »Größer« bedeutet in der Halbleitertechnik: Kristalle, die einen Millimeter lang sind. Doch genau das haben David Tsivion und seine Kollegen vom Weizmann-Institut jetzt geschafft – sie ließen Nanodrähte aus Galliumnitrid auf speziell geformten Saphiroberflächen wachsen.

Wird diese Saphiroberfläche, die Millionstel Millimeter kleine Treppenstufen aufweist, mit einem 950 Grad Celsius heißem Gemisch aus Galliumoxid, Stickstoff, Wasserstoff und Ammoniak bedampft, wachsen auf ihr kleine Galliumnitridkristalle. Dieses Verfahren lässt sich genau kontrollieren, was in der Vergangenheit einfach nicht möglich war. Bisher wurden Galliumnitrid-Nanodrähte nämlich vertikal im freien Raum gezüchtet, erreichten nur wenige Mikrometer Länge und mussten danach sehr aufwendig in optoelektronische Module transferiert werden.

»Das gesteuerte Wachstum von horizontal angeordneten Nanodrähten bei der Kristallzucht könnte die bisherigen Hürden für die Nutzung überwinden«, heißt es dazu aus Tsivions Team. Denn die Richtung, in der die Kristalle wachsen – ob horizontal oder vertikal –, ist wichtig. Am besten kann man das mit einer Mauer aus Ziegelsteinen vergleichen: Baut man eine Fläche aus Ziegelsteinen und richtet sie hinterher auf, bekommt man eine andere Ziegelsteinstruktur, als wenn man eine Mauer direkt in die Höhe baut: Die Steine stehen senkrecht und liegen nicht waagerecht aufeinander.

umwelt »Dieses Verfahren wird die Produktion von Halbleitern mit streng kontrollierten Strukturen und einzigartigen Eigenschaften ermöglichen«, versprechen die Forscher um Tsivion, nachdem sie die physikalischen Eigenschaften ihrer Nanodrähte genau untersucht hatten. Jetzt müssen sie nur noch eine Möglichkeit finden, ihre Nanodrahtkristalle in großer Zahl industriell herzustellen. Denn bisher fand alles in aufwendigen Versuchsaufbauten im Labor statt. Gelingt der Schritt zur kommerziellen Fertigung, werden sowohl Solarzellen als auch LEDs mit einem viel höheren Wirkungsgrad preisgünstig herzustellen sein – und das ist eine gute Nachricht sowohl für die Umwelt wie für den Geldbeutel des Konsumenten. Denn auch Glühbirnen werden damit billiger.

Trend

»Spiritually Israeli«: Antisemitismus als Meme

Warum ein Begriffspaar in den sozialen Medien gerade populär ist – und wieso es nichts mit Israel zu tun hat

von Nico Hoppe  15.02.2026

Reaktion

»Medialer Sturm«: Berlinale verteidigt Künstler

Nach Debatten bei den Filmfestspielen veröffentlicht Festivalchefin Tricia Tuttle einen Appell – und nimmt die Jury in Schutz

 15.02.2026

Aufgegabelt

Korkenzieher-Gurken mit Gochujang-Dressing

Rezepte und Leckeres

 14.02.2026

Berlinale

Nachdenken über Siri Hustvedt

Die Regisseurin Sabine Lidl hat eine sehenswerte Dokumentation über die amerikanische Schriftstellerin gedreht – ein Filmtipp

von Katrin Richter  14.02.2026

Berlinale

Arundhati Roy sagt Teilnahme ab

Als Begründung nannte sie die aus ihrer Sicht »unerhörten Aussagen« von Mitgliedern der Jury zum Gaza-Krieg

 14.02.2026

NS-Raubkunst

Wolfram Weimer kündigt Restitutionsgesetz an

»Eine Frage der Moral«: Der Kulturstaatsminister stimmt einem unter anderem vom Zentralrat der Juden geforderten Gesetz zu

 14.02.2026

Berlinale

Eine respektvolle Berlinale scheint möglich

Die 76. Berlinale hat mit Glamour, großen Gefühlen und einem wunderbaren Eröffnungsfilm begonnen. Respekt wurde großgeschrieben am ersten Tag. Nur auf der Pressekonferenz der Jury versuchte der Journalist Tilo Jung vergeblich zu polarisieren

von Sophie Albers Ben Chamo  13.02.2026

Potsdam

Barberini-Museum zeigt deutsche Impressionisten

Drei große Sonderausstellungen präsentiert das Potsdamer Barberini-Museum pro Jahr. 2026 werden zum Auftakt Werke von Max Liebermann und weiteren Künstlern des Impressionismus in Deutschland gezeigt

 13.02.2026

Analyse

Historiker: Dirigent von Karajan kein Hitler-Sympathisant

Opportunist oder Gesinnungsnazi? Das historische Bild des Dirigenten Herbert von Karajan leidet seit Längerem unter seiner NSDAP-Mitgliedschaft. Der Historiker Michael Wolffsohn will ihn nun von mehreren Vorwürfen freisprechen

von Johannes Peter Senk  13.02.2026