Halbleiterforschung Kommt bald der Ein-Atom-Transistor?

Als Schlüsseltechnologie für den nächsten Evolutionsschritt von Transistoren gilt das High-Performance-Single-Nanometer-Manufacturing
Als Schlüsseltechnologie für den nächsten Evolutionsschritt von Transistoren gilt das High-Performance-Single-Nanometer-Manufacturing

Die TU Ilmenau führt ein europäisches Projekt an, an dessen Ende Halbleiterchips stehen sollen, deren Strukturen nur fünf bis zehn Mal größer sind als die heute gültige theoretische Untergrenze: das Atom.

Waren die kleinsten Halbleiterstrukturen im Jahr 1970 noch so groß wie ein menschliches Haar, liegen ihre Abmessungen heute bei 35 nm. Um die Geschwindigkeit der technologischen Evolutionen beizubehalten, arbeiten 15 Partner aus acht europäischen Ländern an neuen Technologien zur Herstellung immer kleinerer hoch-funktioneller nano-elektronischer Baueinheiten. Geleitet wird das Projekt »Single Nanometer Manufacturing for beyond CMOS devices (SNM)« von Prof. Ivo W. Rangelow, Leiter des Fachgebiets Mikro- und Nanoelektronische Systeme der TU Ilmenau. Als Schlüsseltechnologie für den nächsten Evolutionsschritt von Transistoren gilt das High-Performance-Single-Nanometer-Manufacturing.

Die theoretische technische Konstruktionsgrenze für einen Transistor ist heute die Größe eines Atoms. Die 50 europäischen Forscher streben Herstellungsmethoden für elektronische Baueinheiten im Einzelnanometerbereich an, also in der Größe des Millionsten Teils eines Millimeters. Damit kämen sie der theoretischen atomaren Untergrenze sehr nahe.

Da sich unterhalb von zehn Nanometern die physikalischen Gegebenheiten dramatisch ändern, operieren die Wissenschaftler des SNM-Projektes mit Theorien der Quantenmechanik. Im Gegensatz zur klassischen Physik erlaubt die Quantenmechanik präzise Berechnungen der physikalischen Eigenschaften von Materie bis hin zum subatomaren Größenbereich. Quanteneffekte ändern die fundamentale Natur von Transistoren derart, dass sogenannte Einzelelektronen-Bauelemente konstruiert werden können – die Grundlage für eine vollkommen neue, extrem energiesparende, hochleistungsfähige Elektronik der Zukunft.