II. Wissenschaftliche Vorträge

nik Si-Einkristalle von etwa 1,5 m Länge und 30 cm Durchmesser und nahezu
perfektem Kristallbau bereitgestellt. Eine aktuelle Forschungsrichtung zielt auf
einfachere Verfahren für das weniger anspruchsvolle Material der Photovoltaik.
Die Dominanz des Siliziums beruht auf seiner reichlichen Verfügbarkeit, seiner
ökologischen Unbedenklichkeit und seinen günstigen Eigenschaften für eine aus-
gefeilte Technologie, die sich über Jahrzehnte gemäß dem sog. „Mooreschen Ge-
setz“ zur heutigen perfektionierten Chip- und Computertechnologie entwickelt
hat. So folgt der technische Einsatz der Halbleiter dem Grundsatz: Alles, was mit
Silizium gemacht werden kann, wird auch mit Silizium gemacht. Immerhin gibt
es aber bedeutende Anwendungsfelder der modernen Elektronik, die dem Si aus
fundamentalen physikalischen Gründen nicht zugänglich sind:
1. Das Silizium eignet sich nicht für einen Bauelementbetrieb bei höheren
Temperaturen als etwa 250-300 °C. Dies hängt mit der geringen „Band-
lücke“ des Si zusammen, also einem zu geringen energetischen Abstand von
Valenzband und Leitungsband. Für eine Hochtemperaturelektronik werden
Halbleiter großer Bandlücke benötigt, in erster Linie derzeit das Material Si-
liziumkarbid.
2. Die Kommunikationstechnik entwickelt sich in Richtung immer höherer Fre-
quenzen. Die Eignung eines Materials für hohe Frequenzen hängt weitgehend
von der sog. Beweglichkeit der Ladungsträger ab. Diese ist im Halbleiterma-
terial Galliumarsenid (GaAs) 5-6mal größer als die im Silizium, so dass in
der Kommunikationstechnik zunehmend GaAs-Bauelemente Verwendung
finden.
3. Ganz und gar untauglich ist das Silizium für die Optoelektronik, die sich
mit der Lichterzeugung durch Leuchtdioden (LEDs) und Halbleiterlaser
befasst. Dies ist der sich am schnellsten entwickelnde Bereich der Elektronik.
Anwendungen des Halbleiterlasers sind die optische Datenübertragung und
-speicherung, Anwendungen von größter technischer und wirtschaftlicher
Bedeutung. Die LED wird nach dem Verbot der Glühbirnen zur wichtigsten
Lichtquelle werden. Das Silizium ist als sog. „indirekter“ Halbleiter für die
Lichterzeugung in elektronischen Bauelementen nicht geeignet. In einem
indirekten Halbleiter ist der lichterzeugende Prozess mit einer Änderung des
Impulses des beteiligten Elektrons verbunden, also mit einer Verletzung des
Impulserhaltungssatzes der Physik. Er ist also „verboten“. Anders im „direkten“
Halbleiter: Für lichterzeugende Bauelemente müssen also direkte Halbleiter
wie GaAs, InP oder GaN eingesetzt werden.
Die Entdeckung dieser sog. Verbindungshalbleiter ist mit dem Namen
von Heinrich Welker verbunden, dem späteren Leiter der Zentralen
Forschungslaboratorien von Siemens. In einem grundlegenden Patent aus
dem Jahr 1951 zeigte er, dass es sich bei den Verbindungen von Elementen der

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