Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weltweit erster rekonfigurierbarer Transistor aus Germanium demonstriert

06.02.2017

Zurück zu den Anfängen: Germanium schlägt Silizium - weltweit erster rekonfigurierbarer Transistor aus Germanium demonstriert

NaMLab und cfaed erzielen bedeutenden Durchbruch bei der Entwicklung von energie-effizienten Elektronikschaltungen mit Transistoren aus Germanium


Energiesparender Germanium Nanodraht Transistor, Transmissionselektronenmikroskop-Aufnahme des Querschnittes.

NaMLab gGmbH

Wissenschaftler des Nanoelectronic Materials Laboratory (NaMLab gGmbH) und des Exzellenzclusters Center for Advancing Electronics Dresden an der Technischen Universität Dresden haben den weltweit ersten Transistor aus Germanium realisiert, der sich elektrisch zwischen Elektronen- (n) und Löcherleitung (p) umprogrammieren lässt.

Aufgrund der geringeren Bandlücke gegenüber Silizium können Transistoren aus Germanium mit niedriger Einsatzspannung betrieben werden. Daher ermöglichen die Transistoren aus Germanium einen wesentlich energiesparenderen Betrieb als vergleichbare Transistoren aus Silizium.

Zudem ist der realisierte Transistor aus Germanium abhängig von den angelegten Spannungen sowohl mit Elektronen- als auch mit Löcherleitung (rekonfigurierbar) einsetzbar. Damit lassen sich elektronische Schaltungen bei gleicher Funktionalität mit einer geringeren Anzahl an Transistoren im Vergleich zu der derzeitig angewandten CMOS Technologie realisieren.

Die heutige digitale Elektronik besteht zum überwiegenden Teil aus integrierten Schaltungen. Seit mehr als 40 Jahren werden die in den Schaltungen enthaltenen Transistoren schrittweise verkleinert um die Rechenleistung und Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen. Der aktuelle Trend geht dabei dahin, in den gängigen Transistoren Materialien mit höherer Ladungsträgerbeweglichkeit als Silizium, wie eben Germanium oder auch Indium-Arsenid, einzusetzen.

Einem Einsatz in der Praxis steht aber derzeit unter anderem ein signifikant erhöhter Leckstrom und die damit verbundene höhere statische Verlustleistung im Auszustand entgegen, die aus den geringen Bandabständen der Materialien resultiert. Dem Wissenschaftler-Team um Jens Trommer und Dr. Walter Weber von der NaMLab gGmbH ist es jetzt in Kooperation mit dem cfaed gelungen, Transistoren aus Germanium-Nanodrähten zu entwickeln, die durch ein spezielles Design mit mehreren unabhängigen Elektroden die störenden Leckströme entlang des Kanals unterdrücken.

Dr. Weber, der beim cfaed die Nanodrähte-Forschungsgruppe leitet, erklärt: „Die erreichten Ergebnisse demonstrieren erstmalig gleichzeitig niedrige Einsatzspannungen und geringe Leckströme, sowie den damit einhergehenden reduzierten Energieverbrauch, welcher eine Anwendung des neuen Transistors in energie-effizienten Schaltungen ermöglicht.“ Die aktuellen Arbeiten wurden im Journal ACS Nano publiziert.

Die Arbeiten wurden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Projektes ReproNano gefördert und sind in Zusammenarbeit mit dem Exzellenzcluster „Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed)“ durchgeführt worden. Die NaMLab gGmbH wird eine mögliche Umsetzung in zukünftige Produkte sowie weiteren Forschungs- und Entwicklungs-Aktivitäten in diesem Bereich mit ihren Industriepartnern anstreben.

Die veröffentlichte wissenschaftliche Publikation ist im Internet zu finden unter: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b07531

Pressebild – Bildunterschrift: Energiesparender Germanium Nanodraht Transistor, der durch ein elektrisches Signal in einen p- oder einen n- leitenden Zustand gebracht werden kann. Transmissionselektronenmikroskop-Aufnahme des Querschnittes.
Download: https://cfaed.tu-dresden.de/files/Images/dynamic/press_releases/2017/namlab_Ener...

Über NaMLab
Die „Nanoelectronics Materials Laboratory gGmbH“ (NaMLab) wurde im July 2006 gegründet. NaMLab ist ein Tochterunternehmen und An-Institut der TU Dresden. NaMLab betreibt am Campus der TU Dresden ein Forschungsgebäude mit vier Laborräumen, einem Reinraumlabor und einem Bürobereich für über 40 Mitarbeiter. NaMLab betreibt Materialforschung zur Anwendung in nanoelektronischen Bauelementen und arbeitet eng mit den Instituten der TU Dresden zusammen. www.namlab.de 


Über cfaed
Das Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) an der TU Dresden entstand im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) von 2012 bis 2017 mit rund 34 Millionen Euro gefördert. Koordinator des Exzellenzclusters für Elektronik ist Prof. Gerhard Fettweis, Inhaber des Vodafone Stiftungslehrstuhls Mobile Nachrichtensysteme. Neben der Sprecheruniversität Technische Universität Dresden gehören zu dem Forschungsverband zehn Partnerinstitute, darunter die Technische Universität Chemnitz sowie zwei Max-Planck-Institute, zwei Fraunhofer-Institute, zwei Leibniz-Institute, das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, die NaMLab gGmbH und das KSI Meinsberg.

Als eine zentrale wissenschaftliche Einrichtung der TU Dresden vereint es über 300 Wissenschaftler auf neun verschiedenen Forschungspfaden. Sie verwenden dabei neuartige Materialien wie Silizium-Nanodrähte, Kohlenstoff-Nanoröhren oder Polymere. Außerdem entwickeln sie völlig neue Konzepte wie Herstellungsverfahren durch selbstassemblierende Strukturen, bspw. DNA-Origami. Ziele sind zudem Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und das reibungslose Zusammenspiel der unterschiedlichen Bauelemente. Darüber hinaus werden biologische Kommunikationssysteme betrachtet, um Inspirationen aus der Natur für die Technik zu nutzen. Dieser weltweit einzigartige Ansatz vereint somit die erkenntnisgetriebenen Naturwissenschaften und die innovationsorientierten Ingenieurwissenschaften zu einer interdisziplinären Forschungsplattform in Sachsen. www.cfaed.tu-dresden.de

Informationen für Journalisten:
Matthias Hahndorf
Technische Universität Dresden
cfaed – Center for Advancing Electronics Dresden
Pressesprecher
Tel.: +49 (0) 351 463-42847
matthias.hahndorf@tu-dresden.de

Kim-Astrid Magister | Technische Universität Dresden
Weitere Informationen:
http://www.tu-dresden.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Mit Sensoren gegen Falschfahrer: Jungforscher bringen Frühwarnsystem zur Marktreife
21.08.2018 | Universität des Saarlandes

nachricht IHP-Technologie darf in den Weltraum fliegen
20.08.2018 | IHP - Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Die Mischung macht‘s: Jülicher Forscher entwickeln schnellladefähige Festkörperbatterie

Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Aus diesem Grund sind sie unempfindlich gegenüber Hitze und gelten als noch deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Jülicher Wissenschaftler haben nun ein neues Konzept vorgestellt, das zehnmal größere Ströme beim Laden und Entladen erlaubt als in der Fachliteratur bislang beschrieben. Die Verbesserung erzielten sie durch eine „clevere“ Materialwahl. Alle Komponenten wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, die chemisch und mechanisch sehr gut zusammenpassen.

Die geringe Stromstärke gilt als einer der Knackpunkte bei der Entwicklung von Festkörperbatterien. Sie führt dazu, dass die Batterien relativ viel Zeit zum...

Im Focus: It’s All in the Mix: Jülich Researchers are Developing Fast-Charging Solid-State Batteries

There are currently great hopes for solid-state batteries. They contain no liquid parts that could leak or catch fire. For this reason, they do not require cooling and are considered to be much safer, more reliable, and longer lasting than traditional lithium-ion batteries. Jülich scientists have now introduced a new concept that allows currents up to ten times greater during charging and discharging than previously described in the literature. The improvement was achieved by a “clever” choice of materials with a focus on consistently good compatibility. All components were made from phosphate compounds, which are well matched both chemically and mechanically.

The low current is considered one of the biggest hurdles in the development of solid-state batteries. It is the reason why the batteries take a relatively long...

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Dialog an Deck, Science Slam und Pong-Battle

21.08.2018 | Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Auf dem Weg zur personalisierten Medizin

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

In Form gebracht

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Superauflösende Mikroskopie - Neue Markierungssonden im Nanomaßstab

21.08.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics