REACH: Zum sicheren Umgang mit III/V-Halbleitern

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Die Leistungselektronik der Zukunft ist ohne III/V-Verbindungshalbleiter kaum denkbar: Smartphones, LEDs und Laser profitieren von den außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften dieser Materialien. Unter seltenen Bedingungen können diese Stoffe aber auch toxische Effekte hervorrufen. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF erarbeitet daher eine Datenbasis zur fundierten Risikobewertung von lll/V-Verbindungshalbleitern. So werden Risiken entlang der Wertschöpfungskette vermieden.

Smartphones, LEDs oder Laser ohne III/V-Verbindungshalbleiter? »Geht nicht«, werden Sie sagen. Dennoch stehen Verbindungshalbleiter wie Galliumarsenid (GaAs) und Indiumphosphid (InP) momentan auf dem Prüfstand. Denn auch wenn III/V-Verbindungshalbleiter wie GaAs und InP über besondere physikalische Eigenschaften verfügen, die sie für den Einsatz in der (Opto-)elektronik prädestinieren, können sie unter bestimmten, praxisfernen Bedingungen gefährliche toxische Effekte hervorrufen. Und zwar dann, wenn sie in Form von Staub eingeatmet werden. GaAs- und InP-Staub wurde nach entsprechenden Tierversuchen als karzinogen und reproduktionstoxisch eingestuft. Die Herstellung dieser Halbleiter und ihre Verarbeitung zu (opto-)elektronischen Bauteilen erfolgt aber unter streng kontrollierten Bedingungen im Reinraum. In den fertigen Bauteilen finden sich nur Kleinstmengen kristalliner Halbleiter, welche zudem komplett eingekapselt sind, so dass kein Gesundheitsrisiko mehr besteht.

Identifizierung ausgewählter Stoffe

Die Europäische Chemikalienverordnung REACH (EG Nr. 1907/2006) regelt die Herstellung, Verwendung und das Inverkehrbringen von Stoffen innerhalb der EU. Stoffe, die als karzinogen, mutagen oder reproduktionstoxisch eingestuft sind, können unter REACH als besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) identifiziert und auf die sogenannte Kandidatenliste gesetzt werden. Eine solche Identifizierung erfolgt alleine auf Basis der potenziell gefährlichen Eigenschaften eines Stoffs, unabhängig von der tatsächlichen Risikosituation. SVHC können durch ein Priorisierungsverfahren in das Verzeichnis zulassungspflichtiger Stoffe aufgenommen werden. Diese dürfen nur hergestellt, importiert und in der EU in Verkehr gebracht werden, wenn für die entsprechende Verwendung des Stoffes eine Zulassung bei der Europäischen Chemikalienbehörde ECHA erhalten wurde. Das Ziel der REACH-Verordnung ist es, die besonders besorgniserregenden Stoffe durch weniger gefährliche Stoffe oder Technologien zu ersetzen – insofern geeignete, wirtschaftlich und technisch tragfähige Alternativen zur Verfügung stehen. Solche Alternativen existieren für III/V-Verbindungshalbleiter jedoch trotz jahrelanger intensiver Forschung nicht und sind auch in Zukunft nicht zu erwarten.

Umfassende Risikokontrolle durch Datenerhebung

Die vom Fraunhofer IAF und Kooperationspartnern aus Wissenschaft und Industrie erarbeitete wissenschaftliche Datenbasis für eine fundierte Risikobewertung von III/V-Verbindungshalbleitern soll den Experten bei der ECHA und den politischen Entscheidungsträgern nachvollziehbar darlegen, dass das Risiko im Umgang mit GaAs und anderen III/V-Verbindungshalbleitern entlang der gesamten Wertschöpfungskette beherrscht wird. Die Daten zeigen zudem auf, dass diese Materialien essenzielle Bestandteile für heutige und zukünftige Schlüsseltechnologien sind.

lll/V-Halbleiter ebnen den Weg in die Zukunft

Ein Zulassungsverfahren für III/V-Halbleiter im Rahmen von REACH würde daher keinen Zugewinn an Sicherheit bringen, die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Unternehmen aber erschweren. Denn ohne III/V-Halbleiter wären viele energie- und ressourceneffiziente Technologien nicht realisierbar. Globale Ziele wie Klimaschutz wären zudem ohne Innovationen aus diesem Bereich noch schwerer erreichbar. lll/V-Verbindungshalbleiter sind somit nicht mehr aus Industrie und Forschung wegzudenken – und werden aus diesem Grund besonders gründlich überwacht, um jegliches Risiko für Anwender und Produzenten zu vermeiden.