Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben ein Material entdeckt, mit dem es möglich ist, nur durch eine einfache Temperaturänderung eine Diode zu erzeugen. Normalerweise werden zwei Halbleiter-Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften zusammengebracht - modifiziertes Silizium mit Eintrag verschiedener Elemente (Dotierung).
Durch die bisherige Dotierung mit Phosphor, Arsen oder Antimon werden zusätzliche freie Elektronen in das Material eingebracht, es ist n-dotiert, wobei n für die negativ geladenen Elektronen steht. Bor, Aluminium oder Gallium dagegen binden Elektronen aus dem Silizium, wodurch positive Ladungslöcher entstehen. Das Material ist p-dotiert.
"Wir haben nun ein Material gefunden, bei dem wir durch blosse Temperaturänderung bestimmen können, ob es n-leitend oder p-leitend ist", sagt TUM-Materialforscher Tom Nilges. Die Experten haben gezeigt, dass eine Temperaturänderung von wenigen Grad ausreicht, um diesen Effekt zu erzielen - und dass sich mit einem Temperaturgradienten im Material eine funktionierende Diode erzeugen lässt.
"Wenn das Material bei Raumtemperatur vorliegt, haben wir einen ganz normalen p-Halbleiter, legen wir einen Temperaturgradienten an, können wir in den erwärmten Bereichen gleichzeitig einen n-Halbleiter generieren", konkretisiert Nilges. Dies funktioniere im Bereich der Raumtemperatur. "Um eine Diode zu erzeugen, genügt eine lokale Erhöhung der Temperatur um wenige Grad, in unserem Fall von 22 Grad Celsius auf 35 Grad Celsius."
Nicht nur die Dotierung fällt weg: "Jede Diode, die gebaut wird, ist immer vorhanden. Bei unserem Material ist es anders: Mit dem Temperaturgradienten verschwindet auch die Diode. Wird die Diode wieder benötigt, reicht es, einen Temperaturgradienten zu erzeugen. Bedenkt man die Anwendungsbreite von Dioden, zum Beispiel in Solarzellen oder jeder Art von elektronischen Bauteilen, wird das Potenzial dieser Erfindung deutlich."
