Nanotransistoren ohne Halbleiter ermöglichen zukünftig komplexere Schaltkreise

QDs-BNNT

Wissenschaftler an der Michigan Technological University haben Transistoren auf Basis von Bornitrid und Gold entwickelt. Vor allem die geringe Größe der Nanotransistoren ist interessant, denn sie ermöglicht leistungsstärkere Schaltkreise ohne die Nachteile herkömmlicher Halbleiter.

Bisher basierten die in der Herstellung von Schaltkreisen verwendeten Transistoren auf Halbleitern. Das Moorsche Gesetz sagt voraus, dass sich die Komplexität integrierter Schaltkreise innerhalb von einem Jahr verdoppelt. Mit auf Halbleitern basierenden Transistoren wäre dieser Entwicklung jedoch in spätestens zehn bis zwanzig Jahren ein Ende gesetzt.

„Wenn man die aktuelle technologische Entwicklungsrate berücksichtigt, können [die Transistoren] irgendwann nicht mehr kleiner werden“, so Yoke Khin Yap von der MTU, „Außerdem weisen Halbleiter einen weiteren Nachteil auf: Sie verschwenden eine Menge Energie in Form von Hitze.“

Die Idee der Wissenschaftler bestand nun darin, einen Transistor zu bauen, der ganz ohne Halbleiter auskommt. Dazu wurde eine Brücke aus Bornitridteilchen mit sogenannten Quantum Dots aus Gold besetzt. Diese Punkte sitzen circa drei Nanometer entfernt voneinander auf den Nanoröhrchen aus Bornitrid. Werden nun an beiden Seiten des Röhrchens Elektroden angebracht, so springen die Elektronen präzise von Goldpunkt zu Goldpunkt.

Yap veranschaulicht das folgendermaßen: „Stellen Sie sich vor, die Nanoröhrchen seien ein Fluss, und die Elektroden stehen an gegenüberliegenden Ufern. Auf dem Fluss befinden sich sehr kleine Trittsteine. Die Elektronen hüpfen auf den goldenen Trittsteinen über den Fluss. Die Steine sind so schmal, dass man nur ein Elektron gleichzeitig auf jedem Stein unterbringen kann. Jedes Elektron bewegt sich in dieselbe Richtung, so dass die Anordnung stabil bleibt.“

Das Besondere an Yaps Transistoren ist, dass sie bei Raumtemperatur funktionieren. Außerdem eignen sich die Abmessungen von einem Micron Breite und zwanzig Nanometern Länge perfekt für die Entwicklung einer neuen Generation von Schaltkreisen.

[MTU, Wiley.com] via [Spectrum IEEE]

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