Die weltweite Produktion von Halbleitern wächst rasant und damit die Nachfrage nach Vorprodukten, insbesondere kristallinem Silizium. Bei dessen energieintensiver Herstellung lässt sich aber nur ein Viertel des eingesetzten Rohsiliziums nutzen. Dies führt zu großen Abfallmengen. Im Christian Doppler Labor für Neue Halbleitermaterialien basierend auf funktionalisierten Hydridosilanen forscht ein Team um Laborleiter Michael Haas vom Institut für Anorganische Chemie der TU Graz an Alternativen: Gefördert vom österreichischen Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft erkunden die Forschenden gemeinsam mit Unternehmenspartner Air Liquide Advanced Materials neuartige Ausgangsmaterialien für die energieeffizientere Produktion von Halbleitern. Im Mittelpunkt steht die Verarbeitung von funktionalisierten Hydrosilanen. Dabei handelt es sich um chemische Verbindungen, die vorrangig aus Silizium- und Wasserstoffatomen aufgebaut sind.
Der große Vorteil von Hydrosilanen ist laut Haas die Instabilität dieser Verbindungen ab 300 °C oder bei Einwirkung von UV-Licht. Die relativ schwachen Bindungen zwischen den Silizium-Atomen brechen dann innerhalb von Minuten auf. Mittels Flüssigphasenabscheidung lässt sich daraus Silizium gewinnen, das sich für Solarzellen oder Halbleiter-Anwendungen eignet. Durch die niedrige Temperatur ist der Energieverbrauch dieses Verfahrens vergleichsweise gering. Erheblicher Forschungsbedarf besteht bei der Verwendung von funktionalisierten Hydrosilanen für die Herstellung dotierter Siliziumfilme.
Um diese Lücke zu schließen, werden die Forschenden neuartige funktionalisierte Hydrosilane herstellen und charakterisieren, um sie anschließend mittels verschiedener Abscheidetechniken zu dotierten Siliziumschichten zu verarbeiten. Abschließend ermitteln sie die relevanten Paramater dieser neuen Halbleitermaterialien, darunter ihre Morphologie, Leitfähigkeit, Absorptionseigenschaften und die Elementverteilung. (jr)
