NanostrukturUnter dem Begriff Nanotechnologie versteht man Aufbau, Analyse und die Anwendung von funktionalen Strukturen oder Molekülen, die kleiner sind als 100 Nanometer. Um unter den Begriff Nanotechnologie zu fallen, müssen diese Strukturen Funktionen oder Eigenschaften aufweisen, die nur in diesem Größenbereich existieren und im Größenbereich über 100 Nanometer nicht möglich wären. In der Halbleitertechnik wird die Nanotechnologie in Zukunft vielfältige Einsatzmöglichkeiten bieten.

Nanoteilchen und ihre Funktion

Nanoteilchen entstehen über natürliche Prozesse wie beispielsweise Waldbrände oder Vulkanausbrüche. Sie können aber auch künstlich hergestellt werden. Man spricht in diesem Fall von synthetischen Nanoteilchen. Durch den Gehalt an Kohlenstoff besitzen Nanoteilchen, abhängig von der genauen Zusammensetzung, Halbleiterfunktionen. Zu den Nanoteilchen mit Halbleiterfunktion gehören die Stoffe Silizium, Cadmiumtellurid und Cadmiumselenid. Durch die synthetische Produktion von Nanoteilchen ist man in der Lage, die Zusammensetzung exakt zu definieren und dadurch gleichbleibende Funktionen wie elektrische Leitfähigkeit oder spezielle Fluoreszenzeigenschaften, die in der Halbleitertechnik benötigt werden, zu erzielen. Gleichzeitig wird durch die synthetische Produktion der Nanoteilchen die Möglichkeit gegeben, diese in unterschiedlicher Größe zu produzieren und die erwünschte Funktion dadurch zu beeinflussen. Bei Nanoteilchen mit Halbleiterfunktion können Elektron-Loch-Paare erzeugt werden, sobald es zu einer optischen Anregung kommt. Bei der Rekombination kommt es zur Fluoreszenz; also zur Abstrahlung von Licht. Diese Lichtabstrahlung kann durch die definierte Größe der Nanopartikel beeinflusst werden.

Zukunft mit Nanotechnologie

Nanotechnologie findet in der Informationstechnologie wie auch bei optischen Systemen, die auf Halbleitertechnik basieren, Anwendung. Wobei sich die Anwendungsgebiete mit großer Sicherheit noch erweitern werden, da die Forschung zum Thema Nanotechnologie in der Halbleitertechnik erst am Anfang der Vielzahl an Möglichkeiten steht. Aktuell wird intensiv in den Bereichen Integrierte Photonik und Optische Datenspeicher geforscht. Ein Anwendungsbeispiel aus der integrierten Photonik ist die Messung von photonischen Kristallen und die Übertragung der Kristallgitter-Eigenschaften auf den optischen Bereich. Ziel ist, die Steuerung der Lichtführung in Kristallen zu ermöglichen. Ein Anwendungsbereich aus dem Alltag ist der Bereich optische Datenspeicher. Durch Verwendung der Fluoreszenzeigenschaften von Halbleitern in diesem Bereich kann die Speicherkapazität eines Datenträgers mit einem Durchmesser von 12 cm auf mindestens 100 GB erhöht werden. Weitere Anwendungsgebiete, in denen bereits intensiv geforscht wird, sind die Telekommunikationstechnik sowie die Prozessortechnik.

Zukunft mit Nanotechnologie

Nanotechnologie in der Halbleitertechnik bietet die Möglichkeit, Funktionalitäten in Produkte und Technologien einzubinden, die auf kleinstem Raum Platz finden. Dadurch wird ermöglicht, mit synthetisch produzierten Nanoteilchen, die Halbleiterfunktionen besitzen, immer kleinere Prozessoren zu entwickeln oder in der Informationstechnologie auch bei Massenprodukten erfolgreich einzusetzen. Da Nanoteilchen mit Halbleiterfunktion spezielle Fluroeszenzeigenschaften besitzen, ist der Einsatz bei optischen Systemen ebenfalls weitreichend. Speicherkapazitäten können um das Vielfache erhöht werden, ohne mehr Rohmaterial oder größere Speichermedien zu benötigen. Durch die synthetische Produktion kann die Leistung von Nanoteilchen beeinflusst werden, indem die Größe der Nanopartikel variiert wird. Die Möglichkeiten des Einsatzes von Nanotechnologie in der Halbleitertechnik werden mit Sicherheit mit jedem Forschungsschritt beeindruckender.

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