Først i verden: Nordmenn lager GaAs på grafén

En forskningsgruppe ved NTNU har som de første i verden utviklet og patentert en metode for å produsere III-V halvledere på grafén. Silisium kan med dette bli overflødig i en god del elektronikk, hevder de.

Den nye metoden går ut på å få halvleder nanotråder til å vokse på grafén. Grafén er det tynneste og sterkeste materialet som noensinne er laget, og består av bare ett lag med karbonatomer. Det er bøyelig og gjennomsiktig. Sluttproduktet er et hybridmateriale som fungerer som en halvleder, og er bare én mikrometer tykt. Til sammenligning er halvledere på silisium ofte flere hundre ganger tykkere. Metoden som brukes for å lage de nye halvlederne kalles molekylstråle-epitaksi (MBE). De nye halvlederne basert på grafén har svært gode elektriske og optiske egenskaper.

Forskningsgruppen på NTNU som står bak gjennombruddet er ledet av professorene Helge Weman og Bjørn-Ove Fimland.

– Vi står foran en revolusjon i produksjonen av solceller og LED-komponenter nå,  sier Weman. – Grafén er både billig, gjennomsiktig og bøyelig. Det leder strøm og varme veldig effektivt. Når vi nå kan lage halvledere på grafén i stedet for på silisium eller andre halvleder substrater kan vi få både billigere og mer effektive halvlederkomponenter. Med et bøyelig underlag som også kan være gjennomsiktig åpner det seg muligheter her som vi sikkert ikke har fantasi til å forstå rekkevidden av ennå.

Forskergruppen som har jobbet med det nye hybridmaterialet siden 2010 har nylig fått publisert oppfinnelsen i den amerikanske vitenskapsjournalen Nano Letters, som er en av de ledende journalene innen fagfeltet.

Basert på denne oppfinnelsen har oppfinnerne nylig etablert selskapet CrayoNano AS i samarbeid med NTNU Technology Transfer AS og CoFounder AS. CrayoNano AS sitter på de kommersielle rettighetene til teknologien og vil nå jobbe for å videreutvikle og kommersialisere det nye materialsystemet i samarbeid med internasjonale industripartnere.

Se video som viser flere tekniske detaljer.

Grafén
Grafén er et billig og fleksibelt materiale som leder elektrisitet bedre enn silisium og som dermed gir nye muligheter innen materialteknologi og elektronikk. Materialet har de siste årene fått svært stor oppmerksomhet på grunn av sine egenskaper. Selskaper som IBM og Samsung driver utstrakt forskning og utvikling på grafén for blant annet å erstatte silisium i elektroniske kretser, for eksempel utvikling av bøyelige skjermer til mobiltelefoner.

Om CrayoNano AS, NTNU og oppfinnerne
CrayoNano AS har sitt utspring fra Institutt for elektronikk og telekommunikasjon ved NTNU som tidligere har fostret suksessfulle selskaper som Nordic Semiconductor, Atmel og Chipcon. Oppfinnerne bak CrayoNano er professor Helge Weman, professor Bjørn-Ove Fimland og post.doc Dong-Chul Kim. Weman og Fimland leder begge større forskningsgrupper innen halvledere og nanoteknologi ved NTNU. Kim har bakgrunn fra Samsung hvor han bl.a. har jobbet mye med grafén.

CrayoNano AS ble etablert i juni 2012 for å utvikle og kommersialisere det nye hybride materialsystemet, og innehar eksklusive lisenser for alle relevante anvendelsesområder.