Neue Materialien gegen "vergessliche" Speicher in Computern

Wissenschaftler der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg wollen Speicherzellen aus neuen Materialien entwickeln, die die Datenspeicherung in Rechnersystemen wesentlich vereinfachen können.
Bei den heute üblicherweise in Rechnern eingesetzten DRAM-Speichermodulen müssen eingegebene Informationen stetig aufgefrischt werden.

Das geschieht durch in Abständen weniger Millisekunden gegebene elektrische Impulse, die den Speicher kontinuierlich daran erinnern, bereits eingegebene Informationen zu behalten. Bei dieser so genannten Dynamischen Speicherung gehen nach einem Herunterfahren des Rechners alle Informationen wieder verloren und müssen beim Neustart wieder in den Arbeitsspeicher (DRAM) eingelesen werden. Das kostet viel Zeit und Speicherkapazität.

Durch ein spezielles Beschichtungsverfahren wollen der Halbleiter-Experte Prof. Dr. Edmund P. Burte und sein Kollege, der Chemiker Prof. Dr. Frank T. Edelmann, diese „Vergesslichkeit“ der Speicherzellen verändern. Unter Verwendung neuer metallorganischer Verbindungen der Elemente Germanium, Antimon und Tellur wird im Reinraum der Universität mithilfe der sogenannten Atomlagenabscheidung eine Germanium-Antimon-Tellurid-Verbindung hergestellt.

Bei diesem Material kann durch geeignete Strompulse sein Widerstand von groß auf klein und umgekehrt umgeschaltet werden, wobei dieser Widerstandswert auch im spannungslosen Zustand erhalten bleibt. Damit wird über den Wert des Materialwiderstandes die Möglichkeit eröffnet, einmal eingegebene binäre Informationen ausdauernd zu speichern (Permanente Speicherung).

Im Gegensatz zur bisher üblichen Dynamischen Speicherung gehen einmal gegebene Informationen nicht mehr verloren, so der Wissenschaftler Burte.

„Unser Ziel ist es, die gesamte Datenspeicherung in Rechnersystemen zu vereinfachen und die flüchtigen Speicher durch Speicher zu ersetzen, die Informationen, die sie einmal erhalten haben, auf Dauer speichern. Die Speichermedien aus den neuen Materialien zeigen bisher keine Grenzen bei der Strukturverkleinerung und sind darum auch hinsichtlich ihrer Packungsdichte, sprich: viel Kapazität auf wenig Platz, nicht limitiert. Computer werden schneller und sicherer gegen Datenverlust und es wäre dann möglich, den Computer per Knopfdruck innerhalb weniger Sekunden einzuschalten, ohne auf das Hochfahren eines Betriebssystems warten zu müssen.“

Das Material aus den drei Elementen eignet sich besonders zur Verwendung in nicht-flüchtigen Phasenwechsel-Speicherzellen der Halbleitertechnik. Die zu entwickelnden metallorganischen Germanium-, Antimon- und Tellurverbindungen müssen außerdem Halogen-frei sein, um spätere Korrosionserscheinungen in elektronischen Datenspeicher-Bauelementen ausschließen zu können.

Eine unverzichtbare Voraussetzung, diese Forschungsarbeiten durchzuführen, ist der an der Universität Magdeburg vorhandene Reinraum mit seiner Infrastruktur und seinen Prozessanlagen. Dort können unter partikelfreien Bedingungen mikroelektronische Bauelemente hergestellt oder messtechnisch untersucht und neue Prozesse entwickelt werden, die anschließend in die Wirtschaft transferiert werden können.

Mehr zum Reinraum der Universität Magdeburg unter https://www.youtube.com/watch?v=Czs74oIEX_I
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG fördert das bewilligte Projekt Atomlagenabscheidung von Germanium-Antimon-Tellurid mit über 500 Tausend Euro in den nächsten drei Jahren.

Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Edmund P. Burte, Lehrstuhl Halbleitertechnologie, Institut für Mikro- und Sensorsysteme an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, Tel.:+49 391 67 58398, E-Mail: edmund.burte@ovgu.de

https://www.youtube.com/watch?v=Czs74oIEX_I