Abo
  • Services:
Anzeige
Einzelne Lagen von Atomen bei Graphen
Einzelne Lagen von Atomen bei Graphen (Bild: Wikimedia/CC-BY-SA 3.0)

Zukunftstechnologie: Richtig flache Chips ohne Silizium

Einzelne Lagen von Atomen bei Graphen
Einzelne Lagen von Atomen bei Graphen (Bild: Wikimedia/CC-BY-SA 3.0)

Können Computerchips bald aus einzelnen Atomlagen hergestellt werden? Neue Materialien und Techniken machen es zumindest möglich - wann es so weit ist, kann aber noch niemand sagen.
Von Frank Wunderlich-Pfeiffer

Bei der Entwicklung von schnelleren und effizienteren Computerchips kommen Siliziumhalbleiter inzwischen an ihre Grenzen. Um sie weiter zu verbessern, müssen die Strukturen nicht nur immer weiter verkleinert werden, sondern auch dünner werden. Im Idealfall bestehen Transistoren und andere Bauteile bald nur noch aus einzelnen Lagen von Atomen. Schritt für Schritt kommen derzeit im Labor einzelne Techniken zusammen, die genau das möglich machen.

Anzeige

Die erste große Hürde ist, das passende Material für Halbleiterelemente zu finden. Graphen erschien lange Zeit als große Hoffnung für solche Bauteile. Einzelne Lagen aus Kohlenstoffatomen konnten von Graphit abgelöst werden und wurden so zum ersten "zweidimensionalen" Material. Aber Graphen hat keine natürliche Bandlücke. Wie in einem Metall stehen die Elektronen sofort als freie Ladungsträger zur Verfügung, ohne erst durch zusätzliche Energie in das Leitungsband befördert worden zu sein. Diese Hürde ist aber das Arbeitsprinzip jedes Transistors.

Ohne weitere Maßnahmen ist Graphen deswegen nicht als Halbleiter geeignet und damit auch nicht als Grundlage für neue Computerchips. Um trotzdem noch einen so flachen Halbleiter zu bekommen, braucht es entweder ein besseres Halbleitermaterial oder Tricks, mit denen Graphen doch noch die nötige Bandlücke bekommt. In den vergangenen Jahren haben Materialforscher beides versucht - und sind auf beiden Wegen fündig geworden.

Im vergangenen Jahr gelang es französischen und amerikanischen Forschern, Graphen mit einer Bandlücke von 0,5 Elektronenvolt zu erzeugen. Das ist zwar weniger als die Hälfte des Werts von Silizium, sollte aber für elektronische Anwendungen ausreichen. Dazu erhitzten sie Siliziumcarbid auf 1360 Grad, woraufhin sich die oberste Schicht des Materials zersetzte und Graphen zurückließ. Die Interaktion zwischen dem Graphen und dem Siliziumcarbid führte dann zu der Bandlücke.

Weg vom Graphen

Das ist reine Grundlagenforschung und führt allein noch nicht zu einem brauchbaren Transistor. Ein Halbleiter muss nicht nur eine Bandlücke aufweisen, sondern auch zuverlässig und mit möglichst wenigen ungewollten Störstellen hergestellt werden. Anschließend muss der Halbleiter dotiert werden. Einzelne Atome werden als Störstellen eingefügt, die Ladungsträger bereitstellen (n-Typ) oder Fehlstellen erzeugen (p-Typ).

Hier sind andere Materialien viel weiter. Graphen ist nicht mehr das einzige zweidimensionale Material. Inzwischen wurden auch echte Halbleiter gefunden, die in einzelnen Lagen hergestellt werden können. Stoffe wie Molybdän oder Wolfram können zusammen mit Schwefel oder Selen echte Halbleiter bilden. Molybdänsulfid hat beispielsweise eine natürliche Bandlücke von 1,8 Elektronenvolt und ist damit als Halbleiter gut geeignet.

Schon 2014 wurden Feldeffekt-Transistoren aus dünnen Schichten von Molybdänsulfid hergestellt. Allerdings kann aus dem Stoff nur ein n-Typ-Halbleiter gefertigt werden, genauso wie aus ähnlichen Stoffen, die bis dahin bekannt waren. Für CMOS-Chips, die nur bei Schaltvorgängen Strom verbrauchen, werden allerdings beide Typen gebraucht, n-Typ und p-Typ.

Erste stabile p-Typ-Halbleiter wurden erzeugt 

eye home zur Startseite
Proctrap 20. Feb 2016

Exact. GPU's kannst du verwenden um massig parallele Jobs auszuführen. Aber versuch mal...

m9898 20. Feb 2016

Oh nein, bitte nicht schon wieder die Story... Graphitstaub und Elektronik vertragen...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. BSH Hausgeräte GmbH, Traunreut
  2. D. Lechner GmbH, Rothenburg ob der Tauber
  3. BG-Phoenics GmbH, München
  4. Computacenter AG & Co. oHG, München, Stuttgart


Anzeige
Top-Angebote
  1. 69€
  2. 599€ + 5,99€ Versand (Bestpreis!)

Folgen Sie uns
       


  1. Mi Notebook Air

    Xiaomi baut Quadcore und Nvidia-Grafik ein

  2. Amazon Go

    Kassenloser Supermarkt öffnet

  3. Microsoft

    Großer Widerstand gegen US-Zugriff auf weltweite Cloud-Daten

  4. Künstliche Intelligenz

    Microsofts Bot zeichnet auf Geheiß alles

  5. Gemeinsame Bearbeitung

    Office für Mac wird teamfähig

  6. Lieferengpässe

    Große Nachfrage nach E-Smart überrascht Hersteller

  7. Rocketlab

    Billigrakete startet erfolgreich in Neuseeland

  8. Knappe Mehrheit

    SPD stimmt für Koalitionsverhandlungen mit Union

  9. Gerichtspostfach

    EGVP-Client kann weiter genutzt werden

  10. DLD-Konferenz

    Gabriel warnt vor digitalem Schlachtfeld Europa



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Spectre und Meltdown: All unsere moderne Technik ist kaputt
Spectre und Meltdown
All unsere moderne Technik ist kaputt
  1. E-Mail-Konto 90 Prozent der Gmail-Nutzer nutzen keinen zweiten Faktor
  2. BeA Noch mehr Sicherheitslücken im Anwaltspostfach
  3. VEP Charter Trump will etwas transparenter mit Sicherheitslücken umgehen

Star Citizen Alpha 3.0 angespielt: Es wird immer schwieriger, sich auszuloggen
Star Citizen Alpha 3.0 angespielt
Es wird immer schwieriger, sich auszuloggen
  1. Cloud Imperium Games Star Citizen bekommt erst Polituren und dann Reparaturen
  2. Star Citizen Reaktionen auf Gameplay und Bildraten von Alpha 3.0
  3. Squadron 42 Mark Hamill fliegt mit 16 GByte RAM und SSD

Snet in Kuba: Ein Internet mit Billigroutern und ohne Porno
Snet in Kuba
Ein Internet mit Billigroutern und ohne Porno
  1. Crayfis Smartphones sollen kosmische Strahlung erfassen
  2. Internet Unternehmen in Deutschland weiter mittelmäßig versorgt
  3. Überwachungstechnik EU-Parlament fordert schärfere Ausfuhrregeln

  1. Re: Unix?

    Oktavian | 09:28

  2. Re: Der Smart III ist kein Smart...

    david_rieger | 09:27

  3. Verloetet...

    miauwww | 09:27

  4. Re: Die Abstimmung war eh ein Witz

    theFiend | 09:26

  5. Re: Wendehals Schulz

    theFiend | 09:24


  1. 09:31

  2. 09:16

  3. 09:00

  4. 08:33

  5. 08:01

  6. 07:51

  7. 07:40

  8. 16:59


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel