Murray Hill - Mikrochips aus Silizium werden sich nach Ansicht von Experten spätestens in 15 Jahren nicht mehr weiter miniaturisieren lassen. Transistoren aus Kohlenstoff könnten dann eine neue Ära der Mikroelektronik einläuten.
Physiker der Bell Labs in Murray Hill (New Jersey) haben jetzt Minitransistoren mit organischen, also auf Kohlenstoff aufbauenden Materialien vorgestellt. Teile dieser Transistoren sind 100 Mal kleiner als in der Siliziumtechnik.
Der Transistor ist ein Schlüsselbaustein der Mikrochips. "Organische Elemente könnten einmal die heutigen Siliziumchips ersetzen, wenn diese nicht mehr weiter miniaturisiert werden können", prophezeit der deutsche Bell-Physiker Jan Hendrik Schön, der die winzigen Transistoren zusammen mit Kollegen in der jüngsten Ausgabe von "Nature" präsentiert. Von der Anwendung sei diese organische Molekularelektronik aber noch viele Jahre entfernt. Bislang kommen die neuen Transistoren auch noch nicht ganz ohne Silizium aus.
Schöns Team hat auf einem Siliziumträger eine dünne, einlagige Molekülschicht aus so genannten Thiolen zwischen zwei Goldflächen eingeschlossen. Thiole sind organische Schwefelverbindungen, die ähnlich wie Alkoholmoleküle aufgebaut sind. Das Silizium dient dabei nicht nur als Träger, sondern neben den beiden Goldflächen auch als dritter elektrischer Anschluss. Von den Eigenschaften her gleicht der Bell-Transistor laut Schön einem Siliziumelement. Die Dicke der Thiol-Schicht betrage aber nur zwei Millionstelmillimeter.
"Die monomolekularen Schichten sind so dünn, dass rund zwei Gramm einer Substanz ausreichen, um ein ganzes Fußballfeld zu beschichten", erläutert Professor Franz Effenberger, der unabhängig von der US-Gruppe an der Universität Stuttgart am gleichen Gebiet forscht. Auch Effenberger hat solche sich selbst ordnenden Ein-Molekül-Schichten bereits hergestellt. Dabei ist es seinem Team durch eine spezielle Maskierungstechnik sogar gelungen, die untere Goldschicht einzusparen. "Das Ziel ist, das Silizium durch organische Halbleiter zu ersetzen, also Chips aus Kunststoff herzustellen."
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat kürzlich einen Forschungsschwerpunkt für Transistoren auf Basis organischer Verbindungen eingerichtet. "Die Industrie interessiert sich sehr für diese Technik, weil sich rein organische Bauelemente flexibler, kleiner und billiger herstellen lassen", glaubt Effenberger. Auch biegsame Chips seien dann möglich.
Der neue Winzling der Bell Labs, wo 1947 bereits der erste Transistor erfunden wurde, zeigt die Marschrichtung vom Silizium- zum organischen Nanochip an. Bislang seien etwa 1000 bis 10.000 Moleküle an dem Schaltprozess in dem neuen Transistor beteiligt, erläutert Schön. "Wir hoffen aber, das mit einem einzigen Molekül machen zu können." Es seien sogar Molekülkomplexe denkbar, aus denen sich 3D-Schaltkreise bauen ließen.
Physiker der Bell Labs in Murray Hill (New Jersey) haben jetzt Minitransistoren mit organischen, also auf Kohlenstoff aufbauenden Materialien vorgestellt. Teile dieser Transistoren sind 100 Mal kleiner als in der Siliziumtechnik.
Der Transistor ist ein Schlüsselbaustein der Mikrochips. "Organische Elemente könnten einmal die heutigen Siliziumchips ersetzen, wenn diese nicht mehr weiter miniaturisiert werden können", prophezeit der deutsche Bell-Physiker Jan Hendrik Schön, der die winzigen Transistoren zusammen mit Kollegen in der jüngsten Ausgabe von "Nature" präsentiert. Von der Anwendung sei diese organische Molekularelektronik aber noch viele Jahre entfernt. Bislang kommen die neuen Transistoren auch noch nicht ganz ohne Silizium aus.
Schöns Team hat auf einem Siliziumträger eine dünne, einlagige Molekülschicht aus so genannten Thiolen zwischen zwei Goldflächen eingeschlossen. Thiole sind organische Schwefelverbindungen, die ähnlich wie Alkoholmoleküle aufgebaut sind. Das Silizium dient dabei nicht nur als Träger, sondern neben den beiden Goldflächen auch als dritter elektrischer Anschluss. Von den Eigenschaften her gleicht der Bell-Transistor laut Schön einem Siliziumelement. Die Dicke der Thiol-Schicht betrage aber nur zwei Millionstelmillimeter.
"Die monomolekularen Schichten sind so dünn, dass rund zwei Gramm einer Substanz ausreichen, um ein ganzes Fußballfeld zu beschichten", erläutert Professor Franz Effenberger, der unabhängig von der US-Gruppe an der Universität Stuttgart am gleichen Gebiet forscht. Auch Effenberger hat solche sich selbst ordnenden Ein-Molekül-Schichten bereits hergestellt. Dabei ist es seinem Team durch eine spezielle Maskierungstechnik sogar gelungen, die untere Goldschicht einzusparen. "Das Ziel ist, das Silizium durch organische Halbleiter zu ersetzen, also Chips aus Kunststoff herzustellen."
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat kürzlich einen Forschungsschwerpunkt für Transistoren auf Basis organischer Verbindungen eingerichtet. "Die Industrie interessiert sich sehr für diese Technik, weil sich rein organische Bauelemente flexibler, kleiner und billiger herstellen lassen", glaubt Effenberger. Auch biegsame Chips seien dann möglich.
Der neue Winzling der Bell Labs, wo 1947 bereits der erste Transistor erfunden wurde, zeigt die Marschrichtung vom Silizium- zum organischen Nanochip an. Bislang seien etwa 1000 bis 10.000 Moleküle an dem Schaltprozess in dem neuen Transistor beteiligt, erläutert Schön. "Wir hoffen aber, das mit einem einzigen Molekül machen zu können." Es seien sogar Molekülkomplexe denkbar, aus denen sich 3D-Schaltkreise bauen ließen.
