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.

Essen

»Schakschuka ist der Favorit«

Der deutsch-israelische Koch Tom Franz hat ein Buch über das Frühstück geschrieben. Hier spricht er über geflochtenen Lachs, clevere Vorräte und die Frage, warum er die erste Mahlzeit des Tages auslässt

von Katrin Richter  18.06.2026

Ausstellung

Androgyn, zeitlos, modern

Das Georg Kolbe Museum in Berlin widmet sich der britischen Ausnahmekünstlerin Marlow Moss – erstmals in Deutschland

von Alicia Rust  18.06.2026

Streaming

Bringt Gali nach Hause!

Eine junge Israelin wird in Moskau verhaftet. Die Serie »Unconditional« erzählt vom Kampf einer Mutter gegen die Justiz

von Chris Schinke  18.06.2026

Köln/Hamburg/Leipzig

Mit diesen prominenten Weggefährten feiert Wolf Biermann seinen 90. Geburtstag

Der legendäre Liedermacher wird am 15. November 90 Jahre alt

 18.06.2026

Programm

Israel Day, Goldene Zwanziger und ein Kult-Hai: Tipps und Termine

Termine und Tipps für den Zeitraum vom 18. Juni bis zum 25. Juni

 17.06.2026

TV-Tipp

Das Leben arabischer Transpersonen in Israel

Eine Arte-Dokumentation porträtiert Transpersonen aus Gaza, die im Exil in Tel Aviv den Traum ihrer sexuellen Selbstbestimmung zu verwirklichen versuchen

von Manfred Riepe  17.06.2026

Hollywood

Sean Penn plant Film um Polizisten bei Kapitol-Attacke

Für seine Nebenrolle in »One Battle After Another« bekam er im März seinen dritten Oscar. Nun will der Hollywood-Star wieder Regie führen - und einen brisanten Stoff anpacken

 17.06.2026

Bayern

Warum Bayreuths große Pläne zum Festspieljubiläum scheitern

Schon Richard Wagner kämpfte mit Schulden und Geldproblemen. Doch dereinst sprang Bayernkönig Ludwig II. ein. Im Jubiläumsjahr 2026 ist es komplizierter

von Kathrin Zeilmann, Britta Schultejans  16.06.2026

Bayern

»Das ist in einer Demokratie Tod durch Selbstmord«

Eigentlich sollte Michel Friedman bei einer Gedenkveranstaltung zu 150 Jahren Bayreuther Festspiele sprechen. Doch die Veranstaltung wurde aus Sicherheitsgründen abgesagt. Dafür findet er deutliche Worte

 16.06.2026