Was ist ein Übergitter?
Ein Übergitter ist eine Struktur, die aus abwechselnden Schichten verschiedener Materialien besteht. Diese Schichten werden typischerweise in Nanometern gemessen und das typische Übergitter ist extrem klein. Diese Strukturen werden zur Herstellung neuer Formen von Halbleitern verwendet, die andere Eigenschaften als ihre enthaltenen Materialien aufweisen. Es wird davon ausgegangen, dass diese Technologie es Wissenschaftlern ermöglichen wird, Materialien mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen, ohne dass sich ihr Aussehen ändert.
Die Struktur wird hergestellt, indem Schichten aus verschiedenen Materialien übereinander gestapelt werden. Diese Schichten sind sehr dünn, dünner als ein menschliches Haar. Durch das Zusammenstapeln derart dünner Materialien verschmelzen die Eigenschaften der einzelnen Materialien auf unerwartete Weise. Diese Eigenschaftskombination ermöglicht es Wissenschaftlern, Substanzen mit Eigenschaften herzustellen, die unter natürlichen Materialien selten oder unbekannt sind.
Es gibt zwei häufige Gründe für die Herstellung einer Übergitterstruktur. Die erste besteht darin, die Beständigkeit des Materials gegenüber Schereffekten zu erhöhen. Der Prozess der Herstellung eines Übergitters erhöht die Scherfestigkeit weit über die Beständigkeit eines der Bestandteile hinaus. Diese Beständigkeit ermöglicht es dem Material, seine Struktur unter höheren Beanspruchungen als bei herkömmlichen Materialien zu erhalten.
Der andere häufige Grund für den Aufbau eines Übergitters ist die Herstellung neuer Halbleitersorten. Diese Materialien leiten Elektrizität besser als ein Isolator, aber nicht so gut wie ein Leiter. Sie werden in nahezu allen Formen der modernen Elektronik eingesetzt, häufig in Form von integrierten Schaltkreisen oder Mikrochips. Derzeitige Halbleiter bestehen normalerweise aus Silizium, aber Übergitterhalbleiter können aus vielen verschiedenen Dingen bestehen.
Halbleitende Übergitter haben gegenüber typischen Halbleitern eine Reihe von Vorteilen. Diese hergestellten Materialien können Elektrizität schneller oder langsamer als ein typischer Siliziumhalbleiter leiten, indem sie einfach die Mengen an Substanzen im Gitter verändern. Dies ermöglicht den kundenspezifischen Aufbau eines Halbleiters mit sehr spezifischen Toleranzen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, einige Eigenschaften der Gittermaterialien getrennt zu halten. Durch die Erzeugung eines Schichtleiters ist es möglich, Ströme unterschiedlicher Leistung über den Halbleiter zu senden. Tatsächlich leitet jede Schicht die Leistung mit ihrer natürlichen Geschwindigkeit weiter. Auf diese Weise kann ein einzelnes Material gleichzeitig mit zwei verschiedenen Frequenzen betrieben werden, wodurch die Reaktionszeit des Materials verbessert wird.
Nur wenige Industriegüter verwenden Übergitter. Einige Unternehmen experimentieren mit Batterien und Glühbirnen, die übergitterbasierte Kathoden verwenden, aber sie sind sehr selten. Die Forschung auf diesem Gebiet wird dies wahrscheinlich ändern. Übergitterstrukturen haben viele Eigenschaften, die, wenn sie herkömmlichen Konsumgütern hinzugefügt werden, ihre Lebensdauer verlängern und ihren Stromverbrauch verringern.