Große Fortschritte bei der Herstellung miniaturisierter Bauelemente

Aufbauend auf Arbeiten aus den letzten Jahren, in denen gezeigt wurde, dass sich an der Grenzschicht zweier isolierender Materialien eine ultradünne, supraleitende metallische Schicht ausbildet, gelang es nun, aus diesen Schichten elektronische Bauelemente herzustellen.

Feldeffekttransistoren mit aktiver Zone von nur 4 nm Durchmesser

Die leitfähige Grenzschicht der Oxide lässt sich durch elektrische Felder an- und ausschalten. Wie Stefan Thiel und Kollegen am Augsburger Zentrum für Elektronische Korrelationen und Magnetismus (EKM) nun zeigen konnten, ist es möglich, diese Felder mittels der leitfähigen Schicht selbst zu erzeugen und somit eine Voraussetzung für die Realisierung einer Vielzahl von Bauelementen zu schaffen. Neben Leiterbahnen, Widerständen, Kondensatoren und Dioden konnten so auch Feldeffekttransistoren hergestellt werden, deren aktive Zone einen Durchmesser von nur 4 nm aufweist. Damit gehören diese Transistoren zu den kleinsten, die es überhaupt gibt.

Direkt durch die Gesetze der Quantenmechanik bestimmt

„Unsere in Science vorgestellten Fortschritte können zum einen für die langfristige Entwicklung integrierter Schaltungen von großem Interesse sein. Zum anderen“, so Stefan Thiel, „sind die Bauelemente aber auch wissenschaftlich außerordentlich spannend.“ Denn die Transistoren, Kondensatoren und Dioden sind so klein, dass sie nicht mehr den klassischen Regeln der Elektronik folgen, sondern in ihrem Verhalten direkt durch die Gesetze der Quantenmechanik bestimmt werden, die das Verhalten einzelner Atome oder Moleküle kontrollieren.

Kaum abschätzbares Potential weiterer Effekte

Die Forscher betonen, dass die von ihnen beobachteten neuartigen Effekte an einer einzigen Kombination der beiden Oxide Lanthanaluminat und Strontiumtitanat beobachtet wurden. In Anbetracht der unglaublichen Vielfalt möglicher Grenzschichten aus Oxiden ist kaum abzuschätzen, welche neuen Effekte diese Grenzschichten noch verstecken und welche Perspektiven sie noch eröffnen werden.

Ansprechpartner:

Stefan Thiel
Telefon +49(0)821-598-3667
stefan.thiel@physik.uni-augsburg.de
Prof. Dr. Jochen Mannhart
Telefon +49(0)821-598-3651
jochen.mannhart@physik.uni-augsburg.de
Lehrstuhl für Experimentalphysik VI/EKM
Universität Augsburg
D-86135 Augsburg