Edle Automatik ist so gut wie ein begabter Anfänger. Sie macht nichts ganz falsch, aber eben auch nichts ganz richtig.

— Alexander Borell

Am 26.5.

  • 1895: * Dorothea Lange (+ 1965); amerikanische Dokumentarfotografin

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Revolutioniert „schwarzes Silizium“ die Sensor-Technologie?

von
Redaktion photoscala
am Freitag, 20. Februar 2009 - 09:45

Ein geheimnisvoller Stoff könnte in den kommenden Jahren die Sensor-Technologie revolutionieren: „Schwarzes Silizium“ verspricht gegenüber herkömmlichen Sensoren auf Siliziumbasis eine 100-fach gesteigerte Empfindlichkeit bei erweitertem Spektrum. Damit ließen sich theoretisch hochempfindliche und dabei extrem rauscharme Bildsensoren realisieren:

Alles begann vor rund 10 Jahren an der renommierten Harvard University: Ein Forschungsgruppe um Prof. Eric Mazur suchte nach Wegen, die elektrische Ausbeute von lichtempfindlichen Materialen zu erhöhen. Dazu beschossen die Physiker die Oberfläche eines Silizium-Wafers mit einem energiereichen Laserimpuls. Das Material bekam dadurch eine sehr dunkle Färbung, die Forscher nannten es „schwarzes Silizium“.
 

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Durch Laserbeschuss bekommt schwarzes Silizium eine zerklüftete Oberfläche. Dadurch reflektiert es deutlich weniger Licht als herkömmliches Sensormaterial.

 
Der Laserbeschuss verändert die kristalline Struktur des Materials, schwarzes Silizium reflektiert deutlich weniger einfallendes Licht als herkömmliches Silizium. Während bei heutigen Silizium-Sensoren bis zu 30 Prozent des einfallenden Lichts zurückgeworfen werden (und damit für die Bilderzeugung verloren sind), gehen bei schwarzem Silizium lediglich fünf Prozent des Lichts durch Reflexion verloren. Ferner kann schwarzes Silizium auch unsichtbares Infrarot-Licht in elektrische Energie umwandeln.
 

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Schwarzes Silizium ist nicht nur um den Faktor 100 empfindlicher als herkömmliches Silizium - es funktioniert auch noch bei sehr langen Wellenlängen.

 
Die Forscher um Eric Mazur haben noch einen weiteren Dreh gefunden, um die Ausbeute an elektrischer Energie zu erhöhen: Sie setzen das Material beim Laserbeschuss einem schwefelhaltigem Gas aus, wodurch Schwefelatome in das schwarze Silizium eingebettet werden. Der Schwefel sorgt dafür, dass bei Lichteinfall die elektrische Ausbeute 100-mal höher ist als bei herkömmlichen Sensormaterial.

Nach rund zehn Jahren Forschungsarbeit haben die Wissenschaftler die Universität verlassen und die Firma SiOnyx gegründet. SiOnyx soll die neuartige Technologie „aus den Labors zu den Produzenten bringen“, so Stephen Saylor, President & CEO von SiOnyx. Die Produzenten können Anbieter von Photovoltaik-Anlagen, Nachtsichtgeräten oder eben Hersteller von Bildsensoren für Digitalkameras sein.

(Martin Vieten)
 

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