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Extrem schnelle Elektronik kommt in Sichtweite PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Administrator   
Mittwoch, den 07. Februar 2018 um 12:19 Uhr

Extrem schnelle Elektronik kommt in Sichtweite

Vanadiumdioxid könnte Silizium als bisherigen Rohstoff bald ablösen

Wafer mit Vanadiumdioxid ersetzt bald Silizium (Foto: Jamani Caillet, epfl.ch)

Wafer mit Vanadiumdioxid ersetzt bald Silizium (Foto: Jamani Caillet, epfl.ch)

Lausanne (pte/07.02.2018/06:05) Die einzigartigen Eigenschaften von Vanadiumdioxid prĂ€destinieren das Material dazu, Silizium als Rohstoff fĂŒr elektronische GerĂ€te mit geringer Leistung abzulösen. Ingenieure der Eidgenössischen Technischen Hochschule http://epfl.ch (EPFL) in Lausanne haben gezeigt, dass sich DatenĂŒbertragungs-Elektronik, die fĂŒr WeltraumeinsĂ€tze bestimmt ist, auf der Basis von Vanadiumdioxid herstellen lĂ€sst. Es sei auch als Material fĂŒr Neuromorphik-Computer und Systeme der KĂŒnstlichen Intelligenz geeignet.

Kristall wird zur amorphen Masse

Nach dem Schalter kam der Transistor, erklĂ€ren die Forscher. Jetzt gebe es eine weitere Innovation, die die Kontrolle ĂŒber den Elektronenfluss durch einen Schaltkreis revolutionieren könnte. Vanadiumdioxid sei bei Raumtemperatur ein Isolator. Bei einer Temperatur von 68 Grad Celsius wird es zum Stromleiter. Diese Eigenschaft wird in dem EU-Projekt "Phase-Change Switch" erforscht, unter anderem von den Experten der EPFL.

Die Schweizer Forscher haben herausgefunden, warum die temperaturabhĂ€ngige Verwandlung von Vanadiumdioxid stattfindet. Bei Raumtemperatur bilden die MolekĂŒle ein Kristallgitter. Steigt die Temperatur, verwandelt es sich in ein amorphes, also ungeordnetes Material. Es nimmt eine metallische Struktur an. Die Umwandlung findet in weniger als einer Milliardstel Sekunde statt. Elektronik auf dieser Materialbasis wĂ€re also unschlagbar schnell.

"Vanadiumdioxid verĂ€ndert seine Struktur auch bei anderen EinflĂŒssen", sagt Adrian Ionescu, der das EPFL-Nanolaboratorium leitet. Der Phasenwechsel finde auch statt, wenn eine elektrische Spannung angelegt oder das Material mit Licht einer bestimmten WellenlĂ€nge oder mit Terahertzwellen beaufschlagt werde. Es gibt nur einen Haken: 68 Grad Celsius sind eine zu niedrige Temperatur fĂŒr elektronische Schaltkreise, die bis zu einer Temperatur von 100 Grad Celsius fehlerlos funktionieren mĂŒssen.

Forscher geben Germanium bei

Die Lösung fanden Ionescu und Andreas SchĂŒler von der School of Architecture, Civil and Environmental Engineering http://enac.epfl.ch/en . Sie haben eine bestimmte Menge Germanium unter das Vanadiumdioxid gemischt. Das erhöhte die Phasenwechseltemperatur auf 100 Grad Celsius. Der Weg zum Bau von elektronischen Schaltkreisen, die nicht nur extrem schnell arbeiten, sondern auch wenig Strom verbrauchen, ist damit frei.

Am europÀischen Phase-Change-Switch-Programm sind neben der EPFL die Unternehmen Thales aus Frankreich, der Schweizer Arm des US-Riesen IBM, die Angewandte Mikro- und Optoelektronik GmbH, die aus der Technischen Hochschule Aachen hervorging sowie die Max-Planck-Gesellschaft und die University of Cambridge beteiligt.

(Ende)
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