Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanoelektronik: Kleinste Brücke der Welt in Bochum

26.06.2001


Bei der Arbeit im sog. Reinraum: Das wichtigste Arbeitsgerät ist das Rasterelektronenmikroskop (REM) eigentlich zum Abbilden kleiner Strukturen gedacht, "zeichnet" es hier die Nanostrukturen vor. Bild: RUB


Stehende Elektronenwellen quer zur Engstelle einer Halbleiter-Nanostruktur. Durch die seitliche Begrenzung der Struktur entsteht ein Potentialminimum (schwarze Kurve), in dem die Welle ortsfest "steht". Die Zahl der Knoten bestimmt die Energie der Elektronen, sie ist hier durch die Lage der jeweiligen Grundlinie der Wellen wiedergegeben. Bild: RUB


  • Kleinste Brücke der Welt in Bochum
  • Nanoelektronik: Von Teilchen und Wellen
  • Mit Mikroskopen Furchen pflügen

Etwa alle fünf Jahre verkleinern sich elektronische Einzelbauelemente um die Hälfte. Wie lange kann das noch so weitergehen, ohne dass die Chipindustrie auf unüberwindliche physikalische Grenzen stößt? Mit winzigen Strukturen experimentieren die RUB-Elektrotechniker um Prof. Dr.-Ing. Ulrich Kunze (Lehrstuhl für Werkstoffe der Elektrotechnik). Als Nebenprodukt bei der Herstellung von Halbleiter-Nanostrukturen entstand die nur 12 nm dicke kleinste Silicium-Brücke der Welt.

Ultrakleine Bauelemente verhalten sich anders als große

Ab einer gewissen Winzigkeit von Chips wird man vielleicht in ferner Zukunft mit normalen Methoden nicht mehr weiterkommen, weil so genannte "Quanteneigenschaften" zum Tragen kommen: Elektronen haben eine Doppelnatur; sie sind mal Teilchen und mal Welle. In ultrakleinen Strukturen kommt es unter Umständen zu Elektronenwellen, die sich verstärkend oder auslöschend überlagern und die Eigenschaften elektronischer Bauelemente verändern. Dieser für die Chiphersteller ungewohnte und unliebsame Umstand eröffnet Wissenschaftlern jedoch eine Spielwiese. Sie versuchen im Labor, winzigen Bauteilen mit verschiedenen Techniken Strukturen zu geben.

Beschichten, Ritzen, Ätzen - eine Brücke entsteht

Eine Möglichkeit dazu ist die Elektronenstrahllithographie. Diese Technik beruht auf einem Rasterelektronenmikroskop, das mit Hilfe eines Zusatzgerätes zum Schreiben auf Proben dienen kann. Die Probe wird dazu mit einem dünnen Polymerfilm beschichtet, in den der Elektronenstrahl Linien ritzt. Die Probe wandert dann nach einem Entwicklerbad, das die Probe unter der Linie endgültig freilegt, in eine Ätzlösung. Unter der Linie entsteht ein Graben, dessen Abmessungen die Forscher durch Ätzdauer und Art der Ätzlösung bestimmen können. Durch die Verwendung mehrerer Materialien zur Beschichtung, die auf unterschiedliche Ätzlösungen reagieren, gelang es, unterbrochene Gräben herzustellen. An der Stelle einer besonders kleinen Unterbrechung im Graben entstand sie dann: Die kleinste Brücke der Welt. Ihre Dicke entspricht dem 50-fachen Abstand zwischen benachbarten Atomen.

Keine Spielerei

Die Miniatur-Baukunst ist jedoch keine bloße Spielerei: Mit Hilfe von verschiedenen Beschichtungen, Strukturen und ihren Engstellen lässt sich das Verhalten von Elektronen in Halbleitern beeinflussen. So steuern die Wissenschaftler z. B. durch gezielte Barrieren und Engstellen die Wellenbewegungen der Elektronen und weisen dies auch experimentell nach - ein Meilenstein auf der Suche nach verwertbaren Quanteneffekten für neue Bauelemente der Nanoelektronik.

RUBIN 1/01 erschienen

Den vollständigen Beitrag lesen Sie in RUBIN 1/01. Dort finden Sie außerdem folgende Themen: Alarm in der U-Bahn: Mit "NADiS" sicher aus dem Tunnel; Krebsgen gegen Nervenleiden; Chemische Tricks mit molekularen Klümpchen; Checkpoint im Gehirn: Jetzt in der Kulturschale; Simulation Intelligenter Netze; Der Islam und die europäische Kultur; Münzen machen Geschichte. RUBIN ist in der Pressestelle der RUB für 5 DM erhältlich.

Weitere Informationen

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Kunze, Lehrstuhl für Werkstoffe der Elektrotechnik, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-22183/-22300, Fax: 0234/32-14166, E-Mail: kunze@lwe.ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw

Weitere Berichte zu: Bauelement Elektron Elektrotechnik Nanoelektronik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beschichtung lässt Muscheln abrutschen
18.08.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht PKW-Verglasung aus Plastik?
15.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik