Technische Universität Dresden - 03.02.2017
Weltweit erster rekonfigurierbarer Transistor aus Germanium demonstriert
• Zurück zu den Anfängen: Germanium schlägt Silizium - weltweit erster
rekonfigurierbarer Transistor aus Germanium demonstriert
• NaMLab und cfaed erzielen bedeutenden Durchbruch bei der
Entwicklung von energie-effizienten Elektronikschaltungen mit Transistoren
aus Germanium
Wissenschaftler des Nanoelectronic Materials Laboratory (NaMLab gGmbH) und des Exzellenzclusters Center for Advancing Electronics Dresden an der Technischen Universität Dresden haben den weltweit ersten Transistor aus Germanium realisiert, der sich elektrisch zwischen Elektronen- (n) und Löcherleitung (p) umprogrammieren lässt. Aufgrund der geringeren Bandlücke gegenüber Silizium können Transistoren aus Germanium mit niedriger Einsatzspannung betrieben werden. Daher ermöglichen die Transistoren aus Germanium einen wesentlich energiesparenderen Betrieb als vergleichbare Transistoren aus Silizium. Zudem ist der realisierte Transistor aus Germanium abhängig von den angelegten Spannungen sowohl mit Elektronen- als auch mit Löcherleitung (rekonfigurierbar) einsetzbar. Damit lassen sich elektronische Schaltungen bei gleicher Funktionalität mit einer geringeren Anzahl an Transistoren im Vergleich zu der derzeitig angewandten CMOS Technologie realisieren.
Die heutige digitale Elektronik besteht zum überwiegenden Teil aus
integrierten Schaltungen. Seit mehr als 40 Jahren werden die in den
Schaltungen enthaltenen Transistoren schrittweise verkleinert um die
Rechenleistung und Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen. Der aktuelle Trend
geht dabei dahin, in den gängigen Transistoren Materialien mit höherer
Ladungsträgerbeweglichkeit als Silizium, wie eben Germanium oder auch
Indium-Arsenid, einzusetzen. Einem Einsatz in der Praxis steht aber
derzeit unter anderem ein signifikant erhöhter Leckstrom und die damit
verbundene höhere statische Verlustleistung im Auszustand entgegen, die
aus den geringen Bandabständen der Materialien resultiert. Dem
Wissenschaftler-Team um Jens Trommer und Dr. Walter Weber von der NaMLab
gGmbH ist es jetzt in Kooperation mit dem cfaed gelungen, Transistoren aus
Germanium-Nanodrähten zu entwickeln, die durch ein spezielles Design mit
mehreren unabhängigen Elektroden die störenden Leckströme entlang des Kanals
unterdrücken. Dr. Weber, der beim cfaed die Nanodrähte-Forschungsgruppe
leitet, erklärt: "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." Die aktuellen Arbeiten wurden im Journal ACS Nano publiziert.
Die Arbeiten wurden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Projektes ReproNano gefördert und sind in Zusammenarbeit mit dem Exzellenzcluster "Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed)" durchgeführt worden. Die NaMLab gGmbH wird eine mögliche Umsetzung in zukünftige Produkte sowie weiteren Forschungs- und Entwicklungs-Aktivitäten in diesem Bereich mit ihren Industriepartnern anstreben.
Die veröffentlichte wissenschaftliche Publikation ist im Internet zu
finden unter:
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b07531
Über NaMLab
Die "Nanoelectronics Materials Laboratory gGmbH" (NaMLab) wurde im July
2006 gegründet. NaMLab ist ein Tochterunternehmen und An-Institut der TU
Dresden. NaMLab betreibt am Campus der TU Dresden ein Forschungsgebäude
mit vier Laborräumen, einem Reinraumlabor und einem Bürobereich für über
40 Mitarbeiter. NaMLab betreibt Materialforschung zur Anwendung in
nanoelektronischen Bauelementen und arbeitet eng mit den Instituten der TU
Dresden zusammen.
www.namlab.de
Über cfaed
Das Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) an der TU Dresden
entstand im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder und
wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) von 2012 bis 2017 mit
rund 34 Millionen Euro gefördert. Koordinator des Exzellenzclusters für
Elektronik ist Prof. Gerhard Fettweis, Inhaber des Vodafone
Stiftungslehrstuhls Mobile Nachrichtensysteme. Neben der
Sprecheruniversität Technische Universität Dresden gehören zu dem
Forschungsverband zehn Partnerinstitute, darunter die Technische
Universität Chemnitz sowie zwei Max-Planck-Institute, zwei
Fraunhofer-Institute, zwei Leibniz-Institute, das Helmholtz-Zentrum
Dresden-Rossendorf, die NaMLab gGmbH und das KSI Meinsberg.
Als eine zentrale wissenschaftliche Einrichtung der TU Dresden vereint es
über 300 Wissenschaftler auf neun verschiedenen Forschungspfaden. Sie
verwenden dabei neuartige Materialien wie Silizium-Nanodrähte,
Kohlenstoff-Nanoröhren oder Polymere. Außerdem entwickeln sie völlig neue
Konzepte wie Herstellungsverfahren durch selbstassemblierende Strukturen,
bspw. DNA-Origami. Ziele sind zudem Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und
das reibungslose Zusammenspiel der unterschiedlichen Bauelemente. Darüber
hinaus werden biologische Kommunikationssysteme betrachtet, um
Inspirationen aus der Natur für die Technik zu nutzen. Dieser weltweit
einzigartige Ansatz vereint somit die erkenntnisgetriebenen
Naturwissenschaften und die innovationsorientierten
Ingenieurwissenschaften zu einer interdisziplinären Forschungsplattform in
Sachsen.
www.cfaed.tu-dresden.de
Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung unter:
http://idw-online.de/de/institution143
*
Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw - Pressemitteilung
Technische Universität Dresden, Kim-Astrid Magister, 03.02.2017
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de
veröffentlicht im Schattenblick zum 7. Februar 2017
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