Neue Bauelemente für die Mikroelektronik realisiert

Am 8. Dezember bekam er in München den mit 4.000 Euro dotierten Arnold-Sommerfeld-Preis der Bayerischen Akademie der Wissenschaften verliehen. Nur zwei Tage danach nahm er, stellvertretend für die Arbeitsgruppe Nanoelektronik des Lehrstuhls für Technische Physik, den Paul-Rappaport-Preis der Electronic Device Society der USA entgegen. Beiden Auszeichnungen liegen Arbeiten für ein neues Bauelement der Mikroelektronik und seine Anwendung in der Informationstechnologie zugrunde.

Ob es um Handys, Computer oder Autotechnik geht: Die moderne Halbleiter-Mikroelektronik basiert auf der Vernetzung von Feldeffekt-Transistoren. Diese Basis-Schaltelemente sollen mit enormem technologischem Aufwand kleiner und kleiner gemacht werden – antreibende Kraft dafür ist die Nachfrage nach immer kompakteren Prozessoren.

Dieser zunehmenden Miniaturisierung sind allerdings Grenzen gesetzt. Bei der Erhöhung der Packungsdichte von Mikroelektronik-Schaltungen bereitet nicht nur die Reduzierung der Abmessungen technische Probleme; auch die Wärmeentwicklung macht Sorgen. Darum suchen Wissenschaftler intensiv nach neuen Konzepten, um diese negativen Effekte zu verringern. Die Arbeiten von Worschech haben zu dieser Thematik wichtige Beiträge geliefert. Es gelang ihm, ein neues Bauelement bis zur Prototyp-Reife zu konzipieren und zu entwickeln. Beim Passieren dieses so genannten Y-Transistors werden Elektronen an Störstellen nicht gestreut und entwickeln deshalb weniger Wärme.

Im Laufe der Arbeiten, die sich über mehrere Jahre erstreckten, konnte der Würzburger Physiker in kleinen Transistoren zusätzliche Schalteffekte beobachten, die auf Quanteneffekten beruhen. Diese Effekte nutzte das Team der Technischen Physik aus, um ein weiteres neues Bauelement herzustellen: einen so genannten monolithischen, ohne externe Elektroden gesteuerten Halbaddierer, der lediglich aus zwei Y-Transistoren besteht. Auch ein Volladdierer wurde realisiert. Die preisgekrönte Arbeit wurde 2006 im Fachblatt IEEE Transactions on Electron Devices veröffentlicht. Sie war die beste von 350 Arbeiten und wurde nun in den USA ausgezeichnet. Die Autoren sind Billy Lau, David Hartmann, Lukas Worschech und Alfred Forchel.

Lukas Worschech hat an der Universität Würzburg Physik studiert und sich hier 2002 auch habilitiert, nachdem er mit einem Hans-Zehetmair-Stipendium ausgezeichnet worden war. Derzeit ist er Gruppenleiter am Lehrstuhl für Technische Physik, der von Professor Alfred Forchel geleitet wird. Worschech arbeitet nun weiter daran, die Abmessungen der von ihm entwickelten Bauelemente und Schaltungen zu verkleinern.

Kontakt: PD Dr. Lukas Worschech, T (0931) 888-5813, E-Mail: worschech@physik.uni-wuerzburg.de