Wissenschaftliche Sensationen: Der 1-Nanometer-Transistor, der keiner ist

"Smallest. Transistor. Ever." In einer Pressemeldung behauptet die Universität Berkeley, dass es Forschern gelungen sei, einen Transistor mit einer Gatelänge von nur einem Nanometer zu bauen. So klein ist er aber bei weitem nicht. Und die Story ist kein Einzelfall.

Ein IMHO von Frank Wunderlich-Pfeiffer veröffentlicht am 11. Oktober 2016, 9:03 Uhr

Querschnitt des Transistors im Elektronenmikroskop (Bild: Qingxiao Wang)

Sensationen sind wichtiger als Wissenschaft: Zu diesem Schluss ist nicht nur die New York Times gekommen. Bei der Präsentation wissenschaftlicher Arbeiten werden mit an den Haaren herbeigezogenen Definitionen Superlative konstruiert oder nebensächliche Ergebnisse in die Überschrift des Papers gebracht. Die Journale wollen Sensationen und die Wissenschaftler müssen liefern, denn die Universitäten wollen möglichst viele Paper in angesehenen Journalen haben. Nach dem Motto Publish or Perish tun alle Beteiligten alles, um mehr Aufmerksamkeit zu erregen. Aktuelles Beispiel ist eine Pressemeldung, die spektakulär klingt: "Kleinster Transistor aller Zeiten" .

Forschern der University of California in Berkeley soll es demnach gelungen sein, einen Transistor mit einer Gatelänge von einem Nanometer zu bauen. Während die Pressemeldung durchweg vom einen Nanometer großen Transistor spricht, lässt schon die Zusammenfassung des Papers mit dem Titel "MoS2 transistors with 1-nanometer gate lengths", das im Journal Science erschienen ist, Zweifel aufkommen.

Die Zusammenfassung schließt mit dem Satz: "Simulationen zeigen eine effektive Kanallänge von ~3.9 Nanometern im ausgeschalteten Zustand und ~1 Nanometer im eingeschalteten." Beim Blick in das Paper zeigt sich, dass der tatsächlich gebaute Transistor noch sehr viel größer ist.

Das Gerät wurde auf einem Siliziumwafer aufgebaut, auf dem eine 50 Nanometer dicke Schicht Siliziumdioxid aufgebracht wurde. Darauf kamen Kohlenstoffnanoröhren. Diese dienen im Transistor später als Gate-Elektrode. Wenn eine Spannung an die Röhren angelegt wird, soll Strom durch den Transistor fließen. Die Röhren haben einen Durchmesser von einem Nanometer, und es ist genau diese Angabe, die zu der Überschrift geführt hat.

Wie aus einem Nanometer 20.000 werden

Mit einem Elektronenmikroskop wurde eine Röhre mit einer Länge von etwa 10.000 Nanometern auf dem Wafer ausfindig gemacht und mit einem elektrischen Kontakt aus Palladium versehen. Anschließend wurde der Wafer samt Nanoröhre mit einer etwa 6 Nanometer dicken Schicht aus Zirkoniumoxid überzogen. Darauf wurde ein dünnes Stück Molybdändisulfid gelegt. Das ist ein Halbleitermaterial, das ähnlich wie Graphit aus einzelnen Schichten besteht. Das unregelmäßig geformte Stück war etwa 8.000 Nanometer lang und 2.000 Nanometer breit. Es bestand an der Stelle der Aufnahme mit dem Elektronenmikroskop aus zwei Schichten. An anderen Stellen sollen es mehr oder weniger gewesen sein.

Der Halbleiter wurde anschließend rechts und links der Kohlenstoffröhre mit Nickelelektroden versehen, die als Kollektor und Emitter dienen sollten. Die Kohlenstoffröhre lag dabei in einer immer noch 400 Nanometer breiten Lücke zwischen den beiden Elektroden, so dass der Abstand zwischen der Röhre und den Elektroden auf beiden Seiten im Durchschnitt etwa 200 Nanometer betrug. Der experimentelle Aufbau hatte insgesamt eine Größe von rund 20.000 Nanometern. Einzig die Kohlenstoffröhre hat dabei einen Durchmesser von einem Nanometer und ist das einzige Bauteil, das in irgendeiner Dimension diesen Wert erreicht.