Neue Chip-Architektur ist hoch statt flach

Silizium ist das gängige Material in der Elektronik, egal, ob es um Handys, Solarzellen oder Computer geht. Drähte aus Silizium im Nanometer-Bereich haben ein großes Potential für eine völlig neue Chip-Architektur, doch muss man zuvor ihre elektrischen Eigenschaften noch genauer erforschen und verstehen.

Die Max-Planck-Forscher stellen einkristalline Nanodrähte aus Silizium her, die besonders gut geeignet sind als Bauteile für Mikrochips. Im Ionenstrahlzentrum des FZD werden in die Drähte Fremdatome implantiert, ein Vorgang, der den Stromfluss im Halbleiter- Material überhaupt erst ermöglicht - und damit auch den Transistor, dessen Funktion es ist, den Strom der elektrischen Ladungsträger zu schalten. Silizium selbst ist zwar hervorragend erforscht, doch gilt dies nicht, wenn man sich auf die Nanometer-Ebene begibt.

"Wir haben zunächst Drähte untersucht, die einen Durchmesser von rund 100 Nanometer haben und 300 Nanometer lang sind. Das Ziel richtet sich jedoch auf Drähte, die nur wenige Atome dick sind bis hin zu einem Draht, wo sich nur noch einzelne Atome aneinander reihen. Deren Materialverhalten wollen wir dann genau charakterisieren um herauszufinden, wie man ihre elektrischen Eigenschaften für den Einsatz in der Nanoelektronik maßschneidern kann, z.B. für neuartige Feldeffekt-Transistoren.", so der FZD-Physiker Doktor Reinhard Kögler.

Die implantierten Fremdatome - für die Mikroelektronik typische Sorten wie Bor oder Phosphor - bleiben nicht an Ort und Stelle, sondern wandern zum Rand des Nanodrahtes, also zur Oberfläche hin. Dort werden sie teilweise inaktiv und können dann nicht mehr zur Leitfähigkeit beitragen. Bisher jedoch fehlte eine geeignete Messmethode, um die Auswirkungen der ungleichen Verteilung der implantierten Atome zu bestimmen.

Die Nanodrähte wurden mit einer speziell hierfür abgewandelten Untersuchungsmethode (Scanning Spreading Resistance Microscopy) untersucht. Diese Methode erlaubt es zugleich, während der Messungen die Nanodrähte der Länge nach Schicht für Schicht abzutragen und so quasi dreidimensionale Messungen durchzuführen. So erhalten die Wissenschaftler 3D-Bilder von der Leitfähigkeit in einem Nanodraht, der am Ende nur so dick ist wie der 25.000ste Teil eines menschlichen Haares.

COMPAMED.de; Quelle: Forschungszentrum Dresden-Rossendorf