Energiesparender Germanium Nanodraht Transistor, der durch ein elektrisches Signal in einen p- oder einen n- leitenden Zustand gebracht werden kann. Transmissionselektronenmikroskop-Aufnahme des Querschnittes. Abb.: Namlab / TUD
Schalter aus Nanodrähten soll für bessere Stromspar-Chips sorgen
Dresden, 4. Februar 2017. Forscher der TU Dresden haben Computerchip-Schalter aus der Urzeit der Mikroelektronik mit Nanotechnologie neu designt und dadurch stark verbessert. Ein Team um Jens Trommer und Dr. Walter Weber von der NaMLab gGmbH und vom Zukunftelektronik-Forschungszentrum cfaed der Uni entwickelte einen Transistor, der aus Germanium-Nanodrähten statt aus Silizium besteht. Dieser besonders stromsparsame Nanoschalter lässt sich sowohl im Negativ- wie im Positiv-Ladungsbetrieb (Elektronen- oder Lochladungen oder auch n- bzw. p-Modus genannt) betreiben und kombiniert damit zwei Schaltungen, für die in heutigen Computerchips zwei verschiedene Silizium-Transistoren nötig sind.
TUD: Weltweit 1. rekonfigurierbarer Ge-Transistor
Es handele sich um den weltweit ersten Germanium-Transistor, der sich im n- wie im p-Betriebsmodus betreiben lässt, hieß es von der TU Dresden. Falls sich diese Technik durchsetzt, könnte sie für Mikrochips sorgen, die mehr Leistung bei geringem Stromverbrauch schaffen.
Germanium-Transistor konnte sich wegen Leckströmen früher kaum durchsetzen
Als die ersten Transistoren und integrierten Schaltkreise entstanden, wurde Germanium sogar oft eingesetzt. Später setzte sich aus verschiedenen Gründen aber das Grundmaterial Silizium in der Mikroelektronik durch. Einer der Gründe: Germanium-Schalter produzieren viele Leckströme und damit Energieverluste im Aus-Zustand. Durch ein neues Schalter-Design mit hauchdünnen Nanodrähten konnten die Dresdner Ingenieure nun aber dieses Problem lösen und die störenden Leckströme im Transistor unterdrücken.
Durch neues Nano-Design Verluste in den Griff bekommen
„Die erreichten Ergebnisse demonstrieren erstmalig gleichzeitig niedrige Einsatzspannungen und geringe Leckströme, sowie den damit einhergehenden reduzierten Energieverbrauch, welcher eine Anwendung des neuen Transistors in energie-effizienten Schaltungen ermöglicht“, schätzte Dr. Weber ein, der im cfaed die Forschungsgruppe für Nanodrähte leitet.
Weltweit forschen Wissenschaftler am Einsatz neuer Materialien beziehungsweise neuen Designs für längst bekannte Werkstoffe in der Mikroelektronik. Dazu gehören zum Beispiel Kohlenstoff, Galliumnitrat, aber auch Indium-Arsenid oder eben Germanium.
Werbevideo vom Namlab:
Das Namlab
Das Namlab wurde 2006 gegründet und war ursprünglich eine gemeinsame Mikroelektronik-Forschungsstelle von Qimonda und der TU Dresden. Heute gehört das Namlab ganz der TU, hat eigene Reinräume und Labor und verfügt über rund 40 Mitarbeiter.
Die TU Dresden hat einen Großteil ihrer Forschungen an der Elektronik der Zukunft im Exzellenz-Cluster cfaed konzentriert. Foto: Jürgen Lösel, TU Dresden
Das cfaed
Das Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) ist Teil der exzellenzinitiative der TU Dresden. Die Wissenschaftler dort forschen an ganz neuen Ansätzen für die Nanoelektronik von morgen und übermorgen. Dazu gehören etwa Graphen-basierte, chemische und organische Elektronik, aber auch Nanodrähte auf Siliziumbasis.
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