Ein Übergitter ist eine Struktur aus abwechselnden Schichten unterschiedlicher Materialien. Diese Schichten werden typischerweise in Nanometern gemessen und das typische Übergitter ist extrem klein. Diese Strukturen werden bei der Schaffung neuer Formen von Halbleitern verwendet, die andere Eigenschaften aufweisen als ihre enthaltenen Materialien. Da diese Technologie in den Mainstream eindringt, wird angenommen, dass sie es Wissenschaftlern ermöglichen wird, Materialien mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen, ohne ihr Aussehen zu ändern.
Die Struktur wird durch das Übereinanderstapeln von Schichten unterschiedlicher Materialien hergestellt. Diese Schichten sind sehr dünn, sogar dünner als ein menschliches Haar. Durch das Stapeln solch dünner Materialien vermischen sich die Eigenschaften der einzelnen Materialien auf unerwartete Weise. Diese Kombination von Eigenschaften ermöglicht es Wissenschaftlern, Substanzen zu schaffen, deren Eigenschaften unter natürlichen Materialien selten oder unbekannt sind.
Es gibt zwei häufige Gründe für die Herstellung einer Übergitterstruktur. Die erste besteht darin, die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Scherwirkungen zu erhöhen. Der Prozess der Herstellung eines Übergitters erhöht die Scherfestigkeit weit über die Widerstandsfähigkeit der einzelnen Materialien hinaus. Diese Widerstandsfähigkeit ermöglicht es dem Material, seine Struktur bei höheren Belastungen als bei herkömmlichen Materialien beizubehalten.
Der andere häufige Grund für den Bau eines Supergitters ist die Herstellung neuer Halbleitersorten. Diese Materialien leiten Elektrizität besser als ein Isolator, aber nicht so gut wie ein Leiter. Sie werden in nahezu jeder Form moderner Elektronik verwendet, oft in Form einer integrierten Schaltung oder eines Mikrochips. Aktuelle Halbleiter bestehen normalerweise aus Silizium, aber Superlattice-Halbleiter können aus vielen verschiedenen Materialien bestehen.
Halbleiter-Übergitter haben eine Handvoll Vorteile gegenüber typischen Halbleitern. Diese hergestellten Materialien können Elektrizität schneller oder langsamer leiten als ein typischer Siliziumhalbleiter, indem einfach die Menge der Stoffe im Gitter verändert wird. Dies ermöglicht die kundenspezifische Konstruktion eines Halbleiters mit sehr spezifischen Toleranzen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, einige Eigenschaften der Gittermaterialien getrennt zu halten. Durch die Schaffung eines geschichteten Leiters ist es möglich, Ströme unterschiedlicher Leistung durch den Halbleiter zu leiten. Tatsächlich leitet jede Schicht die Leistung mit ihrer natürlichen Geschwindigkeit weiter. Dadurch kann ein einzelnes Material gleichzeitig auf zwei verschiedenen Frequenzen betrieben werden, wodurch die Reaktionszeit des Materials verbessert wird.
Nur wenige hergestellte Waren verwenden Supergitter. Einige Unternehmen experimentieren mit Batterien und Glühbirnen, die Kathoden auf Übergitterbasis verwenden, aber sie sind sehr selten. Die laufende Forschung auf diesem Gebiet wird dies wahrscheinlich ändern. Superlattice-Strukturen haben viele Eigenschaften, die, wenn sie gewöhnlichen Konsumgütern hinzugefügt werden, ihre Lebensdauer erhöhen und ihren Stromverbrauch reduzieren.