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Vom Störfaktor zum Bauelement

Schnelleres Schalten dank Germanium?

„In manchen Handys gibt es bereits Transistoren, in denen Silizium mit Germanium kombiniert ist“, sagt Michael Goryll, Physiker am Institut für Schicht- und Ionentechnik (ISI). In solchen Bauelementen sind die Elektronen beweglicher als in herkömmlichen aus Silizium. Das ist vorteilhaft, wenn besonders schnelles Schalten gefordert ist – überall da, wo es um hohe Frequenzen geht.

Germaniuminseln am Rand von Siliziumschichten © Forschungszentrum Jülich

Herkömmlich beruhen alle Konzepte für elektronische Bauelemente auf der Möglichkeit, dünne glatte Schichten aus halbleitenden Materialien herzustellen. Das gilt auch für die heute eingesetzten Silizium-Germanium-Transistoren: Sie enthalten einen so geringen Germanium-Gehalt, dass Inselbildung vermieden werden kann. Doch der rasche Fortschritt in der Bauelement-Miniaturisierung macht die Inseln für die Industrie zunehmend attraktiv: „Inzwischen sind manche Strukturen auf kommerziellen Computerchips nur noch 200 Nanometer – 200 Millionstel Millimeter – breit.

Man stößt damit in Größenbereiche vor, in denen man mit maximal 150 Nanometer breiten Germaniuminseln etwas anfangen kann“, erläutert Goryll. Was zunächst als Störfaktor in Erscheinung trat, wird so vielleicht bald zum Baustein mikroelektronischer Anwendungen. Um künftig in elektronischen Bauelementen eingesetzt zu werden, müssen sich Germaniuminseln allerdings in einer definierten Größe herstellen lassen. Das ist ähnlich wie in der sichtbaren Welt: Nur aus Karosserieteilen mit immer gleichen Außenmaßen kann ein Auto in Serie gebaut werden.

Goryll untersucht deshalb, wie sich das Wachstum der Inseln beeinflussen lässt, beispielsweise durch die Temperatur in der Reaktionskammer. Doch die Steuerung der Inselgröße ist nur eines der Hürden, die genommen werden müssen, damit den Germaniuminseln die Zukunft in der Mikroelektronik gehört. Ein anderes Problem ist die exakte Positionierung der Inseln.

Einen möglichen Weg hat dabei Dr. Lili Vescan, Leiterin der ISI-Arbeitgruppe „Epitaxie“ gefunden. Sie stellt winzige Strukturen auf Siliziumscheiben her, die einem Tisch gleichen und deshalb im Fachjargon „Mesa – spanisch für Tisch – genannt werden. Wie von Zauberhand aufgereiht wachsen die Germaniuminseln in ihrem Ansatz nur entlang der Tischkanten. Verblüffen und noch nicht ganz erklärlich, da sie sich normalerweise ohne erkennbare Ordnung über die Siliziumoberfläche verteilen müssten.

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Stand: 04.02.2001

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Zoom aufs Atom
Reise in den Mikrokosmos

In der Welt der kleinsten Teilchen
Revolution im Mikrokosmos

Am Anfang war das Licht
Vom Licht- zum Lasermikroskop

Zoom aufs Atom
Vom Elektronen- zum Rastertunnelmikroskop

Welt voller Überraschungen
Von Inseln, Wellen und Wasserfällen

Fester als Stahl, stabiler als Diamant...
Den Nanoröhren auf der Spur

Spaghetti in der Nanowelt
Vom Forscher-Spielzeug zum Flachbildschirm

Das Mikroskop im Mikroskop
Rastertunnel- und Elektronenmikroskop im Teamwork

Magische Zahlen auf Kristall
Siliziumwachstum unter der Lupe

Selbstorganisation im Mikrokosmos
Gesetzmäigkeiten im Kristallwachstum eröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten

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Licht, Laser und Elektronen
Von der Lichtmikroskopie zum Elektronenmikroskop

Atommanipulation leicht gemacht
Rastersondenmikroskope

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