Elektronen statt Löcher fließen durch die Nanoröhre

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Wissenschaftler der Stanford-Universität haben einen Transistor aus Kohlenstoffnanoröhren hergestellt, bei dem die Stromleitung von Elektronen statt Löchern übernommen wird. Die meisten Kohlenstoffnanoröhren leiten den Strom durch den Transport von Löchern, allerdings sind für die Herstellung von integrierten Logikelementen Transistoren beider Klassen – Lochleiter und Elektronenleiter – erforderlich. Darüber berichtet das Magazin Nano Letters in einer kommenden Ausgabe.

Kohlenstoffnanoröhren weisen Durchmesser von nur wenigen Nanometern auf und können sowohl den Charakter eines Metalls oder eines Halbleiters annehmen. Sie sind damit heiße Kandidaten für die Herstellung zukünftiger, ultrakleiner Logikelemente für elektronische Mikrochips. Die meisten halbleitenden Kohlenstoffnanoröhren weisen allerdings ein Elektronendefizit auf – sie sind damit sogenannte Lochleiter.

Wissenschafter der Gruppe von Hongjie Dai haben nun festgestellt, dass eine lochleitende Kohlenstoffnanoröhre durch einen starken Stromfluss in einen Elektronenleiter umgewandelt werden kann. Dies hängt wohl mit einer durch den Strom ausgelösten Abspaltung von Sauerstoffatomen von der Röhrenwand zusammen. Der Effekt funktioniert daher nur im Vakuum – sobald die Röhre mit Sauerstoff in Berührung kommt, wandelt sie sich wieder in einen Lochleiter um. Die Arbeit von Dai ist dennoch ein Durchbruch auf der Suche nach elektronenleitenden Kohlenstoffnanoröhren.

Die hohe Integration von Logikbausteinen auf Mikrochips erfordert ein Zusammenspiel von Transistoren mit Elektronen- und Lochleitung. Bevor Kohlenstoffnanoröhren daher in der Mikroelektronik angewendet werden können, muss ein Weg zur routinemäßigen Herstellung von elektronenleitenden Nanoröhren gefunden werden.

Stefan Maier

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