Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Materialkombination für Speicherbausteine ohne giftiges Blei

09.11.2004


Kristallzüchter bauen gezielt Spannungen in hauchdünne Schichten ein. Das könnte den Weg zu bleifreien Elektronikbauteilen ebnen

Eine amerikanisch-deutsche Forschergruppe hat für eine neue Art von Speicherbausteinen eine Materialkombination erzeugt, die ohne das giftige Blei auskommt. Mit im Team waren zwei Wissenschaftler des Berliner Instituts für Kristallzüchtung (IKZ). Die Gruppe berichtet über ihre Arbeit in der heutigen Ausgabe von Science (5. November 2004).

Im Kern geht es darum, Kristallschichten gezielt zu „verspannen“, um damit ein höheres Maß an Ferroelektrizität zu erzeugen. Ferroelektrische Materialien besitzen ein permanentes elektrisches Dipolmoment, dessen Richtung durch ein elektrisches Feld geändert werden kann. Der Vorgang ist umkehrbar. Damit sind ferroelektrische Materialien Wunschkandidaten für Speicherelemente (RAM). Noch gibt es kaum ferromagnetische Speicher (FeRAM), doch das könnte sich bald ändern.

Bisher konnte die Ferroelektrizität am besten mit „PZT“ und davon abgeleiteten Mischkristallen ausgenutzt werden. Hinter dieser Abkürzung verbergen sich die Elemente Blei (Pb), Zirkon (Zr) und Titan (Ti). Aber Blei ist wegen seiner Giftigkeit ungeliebt und darf in der EU in Kürze nicht mehr in elektronischen Bauelementen und Geräten verwendet werden. Ein anderes ferroelektrisches Material ist Bariumtitanat (BaTiO3). Jedoch zeigen herkömmliche – also unverspannte – Kristalle aus diesem Material eine viel geringere Ferroelektrizität als PZT. Zudem verlieren sie ihre Polarisation schon bei relativ niedrigen Temperaturen.

Verspannt man aber solche Kristalle, so erhöht sich ihre Polarisation um mindestens 250 Prozent und bleibt bis fast fünfhundert Grad Celsius erhalten. Wie baut man solche Spannungen ein? „Man lässt eine dünne kristalline BaTiO3-Schicht auf einer Unterlage wachsen, deren Gitterkonstante ein wenig von der des Bariumtitanats abweicht“, erläutert Dr. Reinhard Uecker, einer der Koautoren aus dem IKZ. Die Gitterkonstante ist ein Maß dafür, welchen Abstand die Atome in einem Kristall voneinander haben. „Die dicke Unterlage versucht, der dünnen ferroelektrischen Schicht ihre Gitterkonstante aufzuzwingen“, sagt Uecker. Er und sein Kollege Dr. Peter Reiche haben das erforderliche Substrat realisiert. Es handelt sich um Gadoliniumscandat-Kristalle (GdScO3).

Die Substratkristalle wurden im IKZ gezüchtet und von der Berliner Firma CrysTec zu polierten Scheiben verarbeitet. Auf diesen Wafern wuchsen dann in den USA BaTiO3-Schichten: Sie wurden mittels Molekularstrahlepitaxie abgeschieden. Nachfolgende Messungen zeigten, dass die erwartete Verbesserung der ferroelektrischen Eigenschaften tatsächlich eintrat. Damit wird diese Materialkombination mit definiert verspannten BaTiO3-Schichten zu einem echten Kandidaten für bleifreie Speicherbauelemente, die auch noch bei relativ hohen Temperaturen arbeiten.

In naher Zukunft wird auch im IKZ mit der Abscheidung von dünnen Schichten ferroelektrischer bleifreier Materialien begonnen, allerdings mit Hilfe der MOCVD (Metal Organic Chemical Vapour Deposition). Damit besteht im IKZ die einzigartige Möglichkeit, optimale Kombinationen von geeigneten Oxidsubstraten und verspannten ferroelektrischen Schichten zu erzeugen und zur Entwicklung einer neuen Generation von bleifreien umweltfreundlichen Bauelementen beizutragen.

Ansprechpartner:
Dr. Reinhard Uecker, 030 / 6392-3021, Prof. Dr. Klaus Jacobs, 030 / 6392-3047

Das Institut für Kristallzüchtung (IKZ) züchtet, bearbeitet und charakterisiert Kristalle unter Einsatz zahlreicher unterschiedlicher Methoden. Zugleich entwickelt es Baugruppen für Kristallzüchtungsanlagen und befasst sich mit der numerischen Modellierung der Kristallzüchtung. Das Institut versteht sich als Kompetenzzentrum zu allen wesentlichen naturwissenschaftlichen und technischen Fragen, die die Züchtung und das Wachstum von Volumenkristallen betreffen. Das Institut nimmt eine Servicefunktion wahr, indem es Kristalle, Anlagen und Verfahren für Kooperationspartner und Auftraggeber entwickelt oder bereit stellt. Es ist Teil des Forschungsverbundes Berlin e.V. (FVB).

Im Forschungsverbund Berlin (FVB) sind acht natur-, umwelt- und lebenswissenschaftlich orientierte Institute zusammengeschlossen, die wissenschaftlich eigenständig sind, aber im Rahmen einer einheitlichen Rechtspersönlichkeit gemeinsame Interessen wahrnehmen. Alle Institute des FVB gehören zur Leibniz- Gemeinschaft.

Josef Zens | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.ikz-berlin.de
http://www.fv-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Sicheres Bezahlen ohne Datenspur
17.10.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Saarbrücker Forscher erstellen digitale Objekte aus unvollständigen 3-D-Daten
12.10.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik