Forscher entwickeln neues Halbleitermaterial Leistungselektronik: Was kommt nach Silicium?

Ohne Silicium wäre unser Elektronik- und Computerzeitalter nicht denkbar. Und der Markt wächst rasant und fordert immer leistungsstärkere und kleinere Bauteile. Doch allmählich stößt Silicium an seine physikalischen Grenzen. Ein neues Material soll seine Nachfolge übernehmen: Scandiumaluminiumnitrid.

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IAF

Wir leben im Silicium-Zeitalter. Das Material steckt in jedem gängigen Computerchip, Speicher oder Transistor und prägt durch seine Bedeutung in der Elektronikindustrie auch den Namen unserer heutigen Zeit. Seit über 50 Jahren gibt die siliciumbasierte Mikroelektronik ein in der Industriegeschichte bislang einzigartiges Tempo vor: Alle 24 Monate verdoppelt sich die Zahl der Transistoren auf einem Chip und damit die Rechenleistung der Prozessoren. Dieses Mooresche Gesetz bildet die wesentliche Grundlage der digitalen Revolution und damit auch unserer technischen Möglichkeiten von heute. Parallel dazu wurden auch in der Leistungselektronik, die unsere Computer mit der benötigten elektrischen Energie versorgt, immer kompaktere und effizientere Lösungen auf Si-Basis entwickelt.

Siliciumbasierte Bauteile können weder kleiner noch leistungsstärker werden

Nun aber erreicht die siliciumbasierte Halbleiterelektronik das Ende der bislang ungebremsten Miniaturisierung und der gleichzeitigen Leistungssteigerung. „Die Entwickler sind bei der kleinstmöglichen Abmessung und der größtmöglichen Leistungsdichte von siliciumbasierten Bauteilen angekommen. Noch kompakter und gleichzeitig leistungsstärker geht es nicht“, resümiert Dr.-Ing. Michael Mikulla, Geschäftsfeldleiter Leistungselektronik am Fraunhofer IAF. Doch genau das fordert der Elektronikmarkt, der unaufhaltsam wächst und hohe Anforderungen an zukünftige leistungselektronische Systeme stellt. Folglich: Die Leistungselektronik braucht ein neues Halbleitermaterial.