Verbesserung der Kapazität von Speicherchips durch Verwendung von Nanokristallen und langen Kettenmolekülen

Um die momentane Verbesserungsquote bei der Leistung und Kapazität von elektronischen Mikroprozessoren und Speichern beizubehalten, müssen neue Techniken gefunden werden. Ein Gebiet, auf dem wichtige Ergebnisse erzielt werden, ist die Nanotechnologie. Dabei werden herkömmliche Silikonchips mit der Manipulation von Molekülen und der Technologie des Winzigen- auch als Nanoskala bekannt – zusammengeführt.

Im Rahmen des EU Förderprojekts SANEME wurden mehrere Techniken entwickelt, die für die Herstellung von hybriden Mikrochips von großem Wert sind und die traditionelle auf Silikon basierende Herstellung mit der neuen Nanotechnologie verbinden. Bedeutende Errungenschaften liegen bei der Erzeugung von Nanogaps (sehr schmale, ungefähr 5nm kleine Lücken zwischen den Metallelektronen in einem integrierten Schaltkreis) sowie im Modellbau und bei der Erforschung des elektronischen Verhaltens von Molekülen und Nanokristallen.

Die Erzeugung von Nanogaps ist für die Anlagerung der Moleküle an die Silikonchips von Bedeutung. Im Rahmen des Projekt wurden zwei Methoden dafür entwickelt. Bei der einen, auch als Schattenverdampfung bekannten Technik, werden Goldatome in einem bestimmten Winkel zu den Goldschichten auf einem Silikonwafer verdampft. Der Schatten am Rand einer Schicht verursacht eine Lücke von kontrollierbarer Größe zwischen 2 und 6nm.

Die zweite Methode beinhaltet das Ätzen einer Lücke von ungefähr 5nm zwischen die Silikon-Elektroden auf einem Wafer. Die Lücke wird dabei auf die Größe des anzubringenden Moleküls abgestimmt. Bei beiden Herstellungsverfahren werden dann die Moleküle, besonders die mit einer -thiol-Endgruppe, angehangen. Durch Selbstordnung formen diese dann nanoskalige elektronische Schaltkreise.

Die elektrischen Eigenschaften dieser Moleküle bzw. Nanokristalle und ihre Eignung für die Verwendung in nanoelektronischen Geräten wurden dann in einem anderen Teil des Projekts untersucht. Durch Experimente wurde mit Hilfe der Tunnelspektroskopie herausgefunden, dass die Eigenschaften der Moleküle stark abhängig von der Dosierung des Silikons sind. Außerdem wurden Computermodelle benutzt, um herauszufinden, welche Eigenschaften überhaupt für die erfolgreiche Nutzung integrierter Schaltkreise von Bedeutung sind.

Zu den Anwendungen zählen Speicherchips, bei denen die Nanokristalle für den Refresh von DRAM oder TSRAM Direktzugriffsspeichern genutzt werden.

Kontakt:

Chris Ford
University of Cambridge
SP Group
Cavendish Laboratory
Madingley Road
CB3 0HE, Cambridge, Großbritannien
Tel: +44-1223-337486
Email: cjbf@cam.ac.uk