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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 pr√§destinieren das Material dazu, Silizium als Rohstoff f√ľr elektronische Ger√§te mit geringer Leistung abzul√∂sen. Ingenieure der Eidgen√∂ssischen Technischen Hochschule http://epfl.ch (EPFL) in Lausanne haben gezeigt, dass sich Daten√ľbertragungs-Elektronik, die f√ľr Weltraumeins√§tze bestimmt ist, auf der Basis von Vanadiumdioxid herstellen l√§sst. Es sei auch als Material f√ľr Neuromorphik-Computer und Systeme der K√ľnstlichen Intelligenz geeignet.

Kristall wird zur amorphen Masse

Nach dem Schalter kam der Transistor, erkl√§ren die Forscher. Jetzt gebe es eine weitere Innovation, die die Kontrolle √ľber den Elektronenfluss durch einen Schaltkreis revolutionieren k√∂nnte. 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 temperaturabh√§ngige Verwandlung von Vanadiumdioxid stattfindet. Bei Raumtemperatur bilden die Molek√ľle 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 w√§re also unschlagbar schnell.

"Vanadiumdioxid ver√§ndert seine Struktur auch bei anderen Einfl√ľssen", 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 Wellenl√§nge oder mit Terahertzwellen beaufschlagt werde. Es gibt nur einen Haken: 68 Grad Celsius sind eine zu niedrige Temperatur f√ľr elektronische Schaltkreise, die bis zu einer Temperatur von 100 Grad Celsius fehlerlos funktionieren m√ľssen.

Forscher geben Germanium bei

Die L√∂sung fanden Ionescu und Andreas Sch√ľler 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 erh√∂hte 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 europäischen 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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