07/12/2011 - Erste integrierte Schaltung mit Molibdenit

Menéame

Die zunehmende Integration der elektronischen Schaltungen erreicht Grenzen, in denen Silizium, das gewöhnlich als Halbleitermaterial verwendet wird, zu Instabilitäten führt, die die Transistorengröße nicht weiter verringern können.

Einer der Wege, die derzeit erforscht werden, ist die Verwendung von Grafen als Ergänzung zum Silicius, obwohl auch die Verwendung anderer Halbleitermaterialien als Silicius erforscht wird. Gerade die renommierte Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) hat gerade den ersten integrierten Schaltkreis mit Molibdenit entwickelt.

Molibdenit ist ein in der Natur sehr reiches Material, dessen chemische Zusammensetzung Molybdändisulfid ist und dessen Atomstruktur aus Molybdänatomfolien besteht, die zwischen Schwefelatomschichten enthalten sind. Seit fast einem Jahr fokussierte ein EPFL-Team auf dieses Erz, um eine Alternative zum Silizium zu finden, ohne durch das vielversprechende Grafen zu gehen, so dass sie sich auf ein Erz wie das Molibdenit, das bislang als Schmierstoffzusatzstoff verwendet wurde, einstellten.

Professor Andra Kis sagte Anfang des Jahres zu einem der Forschungsteams: "Molibdenit ist ein zweidimensionales Material, das sehr schlank und einfach in der Nanotechnologie zu verwenden ist. Es hat echtes Potenzial bei der Herstellung sehr kleiner Übergänger, in der LED und in Solarzellen"

Tatsächlich wurde Molibdenit durch zwei Faktoren identifiziert, vor allem weil es weniger Volumen hatte als Silizium (etwas Interessantes, um nach einer Größenreduzierung zu suchen), und dieses Material war außerdem als mögliches Substrat für Transistoren identifiziert worden, die 100.000 mal weniger Energie verbrauchen als die entsprechenden Transistoren in Silizium, wenn der Transistor in Ruhe ist.

Molibdenit transistor

Nach 12 Monaten Arbeit hat das Team des Labors für Nanoelektronik und Nanostruktur der EPFL veröffentlicht, dass es erfolgreich den ersten integrierten Kreislauf auf der Grundlage von Molibdenit entwickelt hat, der darüber hinaus wesentlich kleinere Transistoren als die in Silicius hergestellten und viel effizienteren bietet:

    Wir haben einen Prototyp entwickelt, in dem wir zwei Serien von 6 Transistoren aufgestellt haben, mit denen wir feststellen konnten, dass grundlegende logische Operationen möglich sind, d.h. dass wir sie zur Entwicklung eines viel größeren integrierten Kreislaufs verwenden könnten.

Das Silizium hatte bisher nicht die Barriere der 2 Nanometer überschritten, an der Silizium einen Oxidationsprozess seiner Oberfläche aufweisen konnte, bei dem sich seine chemischen Eigenschaften verschlechtern würden. Die Verwendung von Molibdenit ermöglicht jedoch bis zu 3 mal kleinere integrierte Schaltungen, da das Material in dieser Größenordnung sehr stabil bleibt und seine elektrischen Eigenschaften nach wie vor leicht zu kontrollieren sind.

Aus energiepolitischer Sicht versprechen diese Transistoren eine deutliche Verbesserung des Verbrauchs der integrierten Schaltungen, da sich ihre Schaltleistung (von on zu off) erheblich verbessert hat und wesentlich schneller umschaltet, so dass sie in einen Ruhezustand übergehen können, in dem der Verbrauch praktisch unbedeutend ist. Und wenn Molibdenit vielversprechend erscheint, könnte dieses Material aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften für die Entwicklung von flexiblen Chips verwendet werden.

Wer weiß, aber es scheint, dass die EPFL eine sehr interessante Tür geöffnet hat, die einen Wendepunkt in der Entwicklung und Herstellung integrierter Schaltungen darstellen könnte.

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