Mit Quanteneffekten zu neuen Halbleiterbauelementen

Halbleiterbauelemente haben unsere Welt verändert, ohne Transistor und Laserdiode wäre die schier unbegrenzte und fast kostenlose Speicherung, Verarbeitung und Übertragung von Daten – und Information – undenkbar. Der Fortschritt in der Mikroelektronik lag für Jahrzehnte in der Skalierung: Immer kleinere Strukturen führten zu immer höheren Integrationsgraden, eröffneten aber auch neue Bauelementfunktionen. Heutige Strukturierungsverfahren, wie z.B. die Molekularstrahlepitaxie eignen sich für die Herstellung von Heterostrukturen – das sind Schichtfolgen aus unterschiedlichen Halbleitern – in Nanometerdimensionen, und damit in der Größenordnung der Materialwellenlänge der Elektronen. Die dabei auftretenden Quanteneffekte führen zu verbesserten Bauelementeigenschaften, so beim Elektronentransport in modulationsdotierten Feldeffekttransistoren oder bei den niedrigen Schwellenströmen von Quantenfilm- und Quantenpunktlasern. Während "konventionelle" Halbleiterlaser und -detektoren mit Übergängen zwischen Leitungs- und Valenzband, also Interband-Übergängen arbeiten, sind die hier vorgestellten Bauelemente unipolar mit Übergängen zwischen Subbändern im Leitungsband. Sie eröffnen weite Spektralbereiche im Infraroten.