Di, 21. November 2017

Material der Zukunft

06.12.2011 08:40

Forscher bauen nur wenige Atome dünnen Mikrochip

Forscher der ETH Lausanne haben erstmals einen Mikrochip aus sogenanntem Molybdänit gebaut. Mit Hilfe des Minerals könnten künftig Chips hergestellt werden, die nur gerade drei Atome dick sind und weniger Energie verbrauchen als herkömmliche Mikrochips aus Silizium. Weil das Material biegsam ist, könnten damit in Zukunft außerdem aufrollbare Computer oder auf der Haut getragene Geräte entwickelt werden.

Das Team um Andras Kis vom Labor für Elektronik und nanometrische Strukturen der ETH Lausanne hatte bereits Anfang dieses Jahres gezeigt, dass Molybdänit interessante elektronische Eigenschaften aufweist. Nun gelang den Forschern ein weiterer wichtiger Schritt, um dieses Potenzial nutzbar zu machen, wie die Hochschule am Montag mitteilte.

Im Fachmagazin "ACS Nano" stellen die Forscher einen Mikrochip aus Molybdänit vor, bei dem zwei bis sechs Transistoren in einer Reihe geschaltet sind. Das zeige, dass auch größere Schaltkreise möglich seien, wird Kis in der Mitteilung zitiert.

Mehrere Vorteile gegenüber Silizium
Molybdänit (MoS2) ist ein Mineral, das in der Natur in großen Mengen vorkommt. Seine Struktur und Halbleiter-Eigenschaften machen es laut Kis zu einem idealen Material für Elektronik. Laut dem Forscher hat es gegenüber dem heute gebräuchlichen Silizium mehrere Vorteile: Transistoren aus Molybdänit können winziger sein, verbrauchen viel weniger Energie und sind biegsamer.

Für Kis ist die Miniaturisierung der größte Vorteil: Mit Silizium ließen sich bisher keine Mikrochips herstellen, die dünner sind als zwei Nanometer. Mit Molybdänit könnten nun drei Mal kleinere Chips mit einer Dicke von nur drei Atomen gebaut werden.

Sogar in dieser Größenordnung bliebe der Stromfluss gut kontrollierbar. Der geringere Energieverbrauch von Molybdänit-Chips rührt daher, dass sie viel schneller ein- und ausschaltbar sind als Chips auf Siliziumbasis und sich im Standby-Modus fast ganz abschalten lassen.

Aufrollbare Computer
Weil das Material biegsam ist, könnten damit in Zukunft außerdem aufrollbare Computer oder auf der Haut getragene Geräte entwickelt werden. Zudem könne Molybdänit bei der Signalverstärkung mit Silizium mithalten: Die Signalstärke ist beim Austritt aus dem Schaltkreis viermal höher als beim Eintritt - viel größer als beim Material Graphen, das bei vielen Forschern als Elektronikwerkstoff der Zukunft gilt. Mit Graphen liegt die Signalstärke nur etwa bei eins.

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