Transistor aus einem Molekül

Wissenschaftler von Lucent Technologies haben in den Bell-Laboratorien einen Transistor hergestellt, der lediglich aus einem großen Molekül besteht. Das Nano-Bauelement soll zehn Mal kleiner sein als jeder bisher hergestellte Transistor.

Damit ist laut Bell Labs der Grundstein für die nächste Generation von schnelleren Prozessoren und Speicherchips gelegt, deren Bau bereits in wenigen Jahren realisiert werden soll. Das Besondere an der neuen Technologie sei, dass zur Fabrikation nur normale Reinräume benötigt werden.

Bauteil stellt sich selbst her
Statt Silizium kommt Thiol zum Einsatz, eine organische Kohlenstoffverbindung mit halbleitenden Eigenschaften. Das Hauptproblem bei der Herstellung ist die Kontaktierung des Nano-Transistors. Von daher verfolgte man bei der Entwicklung das Ziel, dass sich das Bauelement aus einer Flüssigkeit heraus selbst herstellt.

Bell Labs

Gold & Dampf

Die Wissenschaftler [ein Physiker und zwei Chemiker] ritzen dazu eine schmale Nut in einen Silizium-Wafer und belegen den unteren Teil der Vertiefung mit einer hauchdünnen Goldschicht. Diese wird später zu einer Elektrode des Transistors. Dann wird der Wafer in eine Flüssigkeit getaucht, die aus einer Mischung von Thiolmolekülen und trägen organischen Verbindungen besteht.

Anschließend lassen die Forscher die Flüssigkeit verdunsten, sodass ein nur eine Moleküllage dünner Film über der Goldschicht übrig bleibt. Danach wird eine zweite Goldschicht auf die Molekülschicht als zweiter Kontakt aufgetragen und ein Dritter an einem Ende der Nut angebracht.

Spannungsinverter hergestellt

Mit zwei so aufgebauten Transistoren konnten die Wissenschaftler bereits einen Spannungsinverter bauen, der die Basis von digitalen Bauelementen bildet. Damit ist beispielsweise eine logische 0 in eine 1 und umgekehrt überführbar.

Moore's Law bleibt

Die weitere Entwicklung soll Speicherchips und Prozessoren hervorbringen, in denen tausend Mal mehr Transistoren zusammengepfercht sind als in heutigen Bauelementen. Bell zufolge könne damit auch in Zukunft an Moores Gesetz festgehalten werden, nach dem sich die Anzahl der Transistoren in Chips alle 18 bis 24 Monate verdoppelt.

Die von Bell bereits seit 1947 eingesetzte Silizium-Technologie soll in etwa zehn Jahren ausgereizt sein und keine weitere Miniaturisierung mehr zulassen.

IBM entwickelt diesbezüglich in eine andere Richtung. Den Limitierungen von Silizium will IBM mit Nanoröhrchen aus Kohlenstoff begegnen. Diese sind einhunderttausend Mal dünner als ein menschliches Haar und sollen bei IBM die Basis für zukünftige Schaltkreise bilden.