entdeckt_02_2012

entdeckt 02 .12 Kooperation WWW.Hzdr.DE // Großer Jubel an der TU Dresden: Am Freitag, dem 15. Juni, fiel die Entscheidung im Exzellenzwett- bewerb von Bund und Ländern, und die TU konnte in allen Programmlinien punkten. Über den Erfolg freuten sich auch die Forscher am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, denn sie sind an drei der insgesamt vier bewilligten Anträge beteiligt. Sie werden hauptsächlich mitwirken an dem neu einge- richteten Exzellenzcluster cfAED (Center for Advancing Electronics Dresden) sowie der Graduierten- schule DIGS-BB (Dresden International Graduate School for Biomedicine and Bioengineering), die bereits seit 2006 im Rahmen der Exzellenzinitiative gefördert wird. _TEXT . Uta Bilow Erfolgsstory Exzellenzinitiative Beim Exzellenzcluster cfAED dreht sich alles um die Mikro- elektronik. Mit rasanter Dynamik hat sich die Informations- und Kommunikationstechnologie in den vergangenen Jahr- zehnten entwickelt und war dabei Triebfeder für Innovationen in den verschiedensten Anwendungsbereichen, ob Kom- munikation, Unterhaltung, Mobilität oder Arbeitswelt. Doch die Fachleute sind besorgt, dass sich die Leistungsfähigkeit von Elektronik auf dem herkömmlichen Wege nicht mehr viel weiter wird vorantreiben lassen. Die heutige Informations- und Kommunikationstechnologie basiert auf der so genannten CMOS-Halbleitertechnologie. Die Strukturen auf einem Chip sind bereits ungeheuer klein und verdichtet, und die Grenze des physikalisch Machbaren ist bald erreicht. Daher werden die Forscher im Exzellenz- cluster cfAED ganz neue Technologien für die elektronische Informationsverarbeitung der Zukunft erforschen. Die Hoff- nung ist groß, dass damit die heutigen Limitierungen über- wunden werden können. Elektronik mit reprogrammierbarer Logik „Es gibt eine Reihe von Materialien, die denkbare Kandidaten für eine künftige Elektronik sind“, erläutert Artur Erbe aus der Abteilung Skalierungsphänomene im HZDR. „Dazu gehören beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Nanodrähte aus Silizium, die wir hier näher untersuchen.“ Silizium-Nano- drähte bestehen aus dem gleichen Grundstoff wie gewöhnliche Bauelemente. Doch ihr Potenzial geht weit über die übliche Halbleitertechnik hinaus. Wie grundlegende Arbeiten von cfAED-Projektpartnern am NaMLab der TU Dresden zeigen, ermöglichen diese winzigen Gebilde eine reprogrammierbare Logik, die der HZDR-Physiker wie folgt erklärt: „Über eine Gate-Elektrode lassen sich solche Nanodrähte umschalten. Man kann dann dynamisch zwischen einem p- und einem n- Typ-Transistor wechseln.“ Herkömmlich verwendetes Silizium ist dagegen durch seine Dotierung auf einen Typ festgelegt. Der Vorteil der Nanodrähte liegt auf der Hand: Komplexe Funktionalitäten lassen sich mit wesentlich weniger Bauteilen erreichen, für die Software gibt es damit ganz neue Möglich- keiten. Die Forscher im HZDR haben große Erfahrung darin, solche winzigen Drähte einzeln mit Hilfe der Elektronenstrahl- Lithografie zuverlässig zu kontaktieren. Das ist notwendig, um die Eigenschaften der Nanodrähte präzise vermessen zu können. In anderen Versuchen dekorieren die Forscher die Drähte oberflächlich und untersuchen, wie sich das auswirkt. Artur Erbe: „Wenn wir einzelne Moleküle an die Oberfläche binden, ändern sich die Leitfähigkeit und das Schaltverhalten der Drähte.“ Dieser Effekt ließe sich beispielsweise für Gas- Sensoren nutzen. Außerdem ist es eine Möglichkeit, auf chemi- schem Wege das Verhalten des Drahtes zu beeinflussen. Nanoröhrchen zielgerichtet anordnen Kohlenstoff in Form von Nanoröhrchen ist nach Meinung vieler Experten ebenfalls ein Material, das in der zukünfti- gen Mikroelektronik eine wichtige Rolle spielen könnte. Hier konzentrieren sich die Wissenschaftler am HZDR vor allem darauf, die Nanotubes gezielt anzuordnen. „Wir kontrollieren die Strukturen der zugrundeliegenden Substrate“, erklärt Artur Erbe. Die meisten Materialien sind nicht uniform, sondern sie weisen Defekte auf, also einzelne Körner, Domänen oder sogar Strukturen auf der atomaren Skala, die die Oberfläche in kleine Untereinheiten aufteilen. Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen lagern sich unterschiedlich an, je nachdem, ob die Oberfläche perfekt ist oder einen Defekt enthält. „Einige dieser Defekte lassen sich optisch schreiben, also quasi mit Licht festlegen. So können wir mit einer Auflösung von bis zu zehn Nanometern vorgeben, wie sich die Nanotubes anordnen“, sagt Erbe. Um die Zusammenarbeit zwischen den Partnern des Exzellenz- clusters zu fördern, soll auf dem TU-Campus in Kürze mit dem Bau eines neuen Forschungsgebäudes begonnen werden. Zum Inventar werden die Rossendorfer Forscher Geräte für Ätztech- nik beisteuern sowie einige Messvorrichtungen.

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