Tiny Tubes voor topprestaties - Infineon-onderzoekers bouwen First Power Semiconductor met Nanotechn

Munchen, Duitsland ?? 23 februari 2004 ?? Onderzoekers van de halfgeleiderfabrikant Infineon Technologies AG zijn er voor het eerst in geslaagd om koolstofnanobuisjes te gebruiken om vermogenshalfgeleiders te produceren. Infineon-wetenschappers uit München, Duitsland, hebben nu de eerste nanobuizen-schakelaar gedemonstreerd die lichtemitterende diodes (LED's) of elektromotoren kan aansturen. Dit wordt beschouwd als een doorbraak voor nanotechnologie, omdat wetenschappers eerder veronderstelden dat deze miniatuuratomic-sized componenten niet geschikt waren voor de hoge spanningen en stromen die worden gebruikt in krachttoepassingen. Vermogenhalfgeleiders gemaakt van koolstofnanobuisjes kunnen het op een dag mogelijk maken om vermogensschakelaars te produceren die veel kleiner en minder duur zijn om te vervaardigen dan tot nu toe mogelijk was.

Nanobuisjes zijn microscopisch kleine pijpen ?? die zijn gemaakt van koolstofatomen en een diameter hebben van een miljoenste van een millimeter. Een mensenhaar is ongeveer 100.000 keer dikker. Deze miniatuurbuizen zijn al in onderzoekslaboratoria gebruikt om transistors voor computerchips te maken om informatie op te slaan en te verwerken, maar voor dergelijke taken worden alleen lage spanningen en stromen gebruikt. Aan de andere kant, de spanningen en stromen gebruikt in power transistors ?? zoals die gebruikt in elektrische motoren, lampen of voedingseenheden? zijn meer dan 1.000 keer hoger. Deze transistoren dienen als vermogensschakelaars met als hoofddoel het minimaliseren van energieverliezen of het elimineren van de noodzaak van mechanische componenten. Op dit moment worden vermogenshalfgeleiders hoofdzakelijk gemaakt van silicium, maar hun productieproces is relatief complex en duur.

Met hun eerste prototype hebben Infineon-onderzoekers aangetoond dat koolstofnanobuizen ook kunnen functioneren als vermogenstransistors. De vereiste: groepen van honderden of duizenden moeten tegelijkertijd worden samengepakt. Het prototype van Infineon kan LED's en kleine elektrische motoren schakelen met een spanning van 2,5 volt. Het bestaat uit ongeveer 300 nanobuisjes die parallel zijn gerangschikt. De belangrijkste voordelen van het nieuwe type vermogenstransistor zijn te zien in het aanzienlijk eenvoudiger productieproces, hogere schakelsnelheden, verminderde warmteontwikkeling en in de hoge stroomdichtheden die de dicht opeengepakte koolstofbuizen kunnen weerstaan. Vermogenstransistors gemaakt van koolstofnanobuisjes bevinden zich nog in de basisonderzoeksfase. Het is nog niet duidelijk hoe lang het nog zal duren voordat ze in grote aantallen commercieel kunnen worden geproduceerd.

Infineon's onderzoeksactiviteiten op het gebied van koolstofnanobuisjes worden gesubsidieerd door het Duitse federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF).