Nanodrähte für kleinere Transistoren

Wissenschaftlern von IBM, der Purdue Universität in West Lafayette im US-Bundesstaat Indiana und von der Universität von Kalifornien in Los Angeles ist ein wichtiger Schritt in der Nanotechnologie gelungen: Sie haben ein Verfahren gefunden, um Nanodrähte herzustellen, die aus verschiedenen Materialien bestehen, die auf atomarer Ebene klar voneinander getrennt sind. Solche Nanodrähte seien sehr wichtig für die Herstellung sehr kleiner und effizienter Transistoren, erklären die Wissenschaftler.

Klare Trennung

Elektronische Bauteile bestehen oft aus mehreren Schichten halbleitender Materialien, wie Germanium und Silizium. Diese Schichten müssen klar voneinander getrennt sein. "Die klar getrennten Materialschichten ermöglichen es, den Fluss der Elektronen zu verbessern und ihn kontrolliert ein- und auszuschalten", erklärt Eric Stach, Materialkundler an der Purdue Universität. Bisher ist es Forschern nicht gelungen, Nanodrähte herzustellen, die aus solchen klar getrennten Germanium- und Siliziumlagen bestehen. Der Übergang zwischen den Stoffen war bisher immer fließend, was effiziente Nanotransistoren verhindert hat.

Hergestellt werden die Nanodrähte in einer Vakuumkammer. Darin werden winzige Partikel einer Aluminium-Gold-Legierung erhitzt. Ist das Material geschmolzen, wird gasförmiges Silizium in die Kammer geleitet. Die geschmolzenen Kügelchen absorbieren das Silizium. Sind sie übersättigt, scheidet sich das Silizium in Form von Drähten ab, auf denen oben das Metalltröpfchen sitzt. Im nächsten Schritt wird die Temperatur in der Kammer gesenkt, so dass das Metall fest wird. Dann wird gasförmiges Germanium in die Kammer geleitet, das sich als klar getrennte Schicht auf dem Silizium absetzt. Werde abwechselnd das eine und das andere Gas eingeleitet, ließen sich unterschiedliche Arten solcher Heterostrukturen herstellen, sagte Stach.

Kleinere Transistoren

Dass die Nanodrähte in der Vertikalen statt wie bisher in der Horizontalen gezüchtet werden, hat laut Stach einen weiteren Vorteil: Sie haben einen geringeren Durchmesser. Entsprechend werden auch die daraus gefertigten Transistoren kleiner. Dadurch werde es möglich, mehr Transistoren auf einem Chip zu verbauen, was dazu führe, Moores Gesetz einzuhalten, nach dem sich alle 18 Monate die Zahl der Transistoren auf einem Chip verdoppele.

Die Ergebnisse haben die Forscher im US-Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht.