Chips könnten bis zu fünf Mal schneller oder energieeffizienter werden

Reine Nanoröhren: versprechen Technik-Durchbrüche. Bild: Stephanie Precourt

Forscher der University of Wisconsin-Madison (UW-Madison) haben erstmals Transistoren aus Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) hergestellt, die besser sind als jene aus Silizium. Darauf haben Nanotechniker schon seit langem hingearbeitet. Der Durchbruch nährt die Hoffnung auf große Sprünge bei Computerchips. Denn langfristig sollten CNT-Transistoren fünf Mal schneller oder energieeffizienter sein als jene aus Silizium, so das UW-Madison-Team.

Wie die Forscher berichten, erreichen ihre CNT-Transistoren 1,9 Mal höhere Ströme als Silizium-Transistoren und stechen diese damit funktionell aus. "Diese Leistung war seit 20 Jahren ein Traum der Nanotechnologie", meint Michael Arnold, Professor für Materialwissenschaft und -technik an der UW-Madison. Damit sei ein echter Meilenstein erreicht. "Dieser Durchbruch ist ein kritischer Schritt, um CNTs in Logik-, Hochgeschwindigkeits-, Kommunikations- und anderen Halbleiter-Technologien zu nutzen."

Bislang hatten Forscher bei der Nutzung von Kohlenstoff-Nanoröhren für Transistoren mit verschiedenen Problemen zu kämpfen. Einerseits ist es schwer, CNTs ohne metallische Verunreinigungen zu fertigen, andererseits müssen diese auch noch sehr genau ausgerichtet sein, um einen guten Transistor zu ergeben. Für Letzteres hatte das UW-Madison-Team bereits 2014 eine geeignete Methode gefunden. Mithilfe von Polymeren ist es gelungen, die metallischen Verunreinigungen auf weniger als 0,01 Prozent zu drücken. "Wir haben gezeigt, dass wir alle Herausforderungen bei der Arbeit mit Nanoröhren gleichzeitig bewältigen können", betont Arnold.

Bahnbrechende Leistung

So sind CNT-Transistoren entstanden, die den Forschern zufolge jene aus den gängigen Halbleiter-Materialien Silizium und Galliumarsenid ausstechen. Extrapolationen aus Messungen haben ergeben, dass die Kohlenstoff-Nanoröhren-Ausführungen langfristig fünf Mal besser sein sollten - entweder, indem sie so viel schneller sind oder indem sie so viel weniger Energie verbrauchen. Das macht CNT-Transistoren für diverse Anwendungen interessant, unter anderem für Hochfrequenz-Verstärker für die drahtlose Signalübertragung.

"Es gab viel Hype um Kohlenstoff-Nanoröhren, dem sie noch nicht gerecht geworden sind, weshalb die Einstellung vieler Leute etwas verbittert ist", sagt Arnold. Dank der neuen Fertigungsmethode soll es möglich werden, die großem Erwartungen doch endlich zu erfüllen. Das UW-Madison-Team arbeitet bereits daran, die patentierte Methode auf industrielle Maßstäbe hochzuskalieren.

Quelle: www.pressetext.com/Thomas Pichler