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Science
07/24/2019

TU-Forscher entwickeln ultradünne Transistoren

Forscher der TU Wien nutzten eine nur eine Atomlage dünne Schicht Kalziumfluorid für einen extrem kleinen Transistor.

Zweidimensionale Materialien, die nur eine Atomlage dünn sind, könnten eine weitere Verkleinerung elektronischer Bauteile ermöglichen, die zunehmend an ihre Grenzen stößt. Forschern der Technischen Universität (TU) Wien ist es nun gelungen, mit einem zweidimensionalen (2D) Isolator aus Kalziumfluorid einen ultradünnen Transistor herzustellen, berichten sie im Fachblatt „Nature Electronics“.

Aus Halbleitermaterialien, wie man sie zur Herstellung von Transistoren benötigt, kann man mittlerweile ultradünne Schichten aus wenigen Atomlagen herstellen. Für einen extrem kleinen Transistor genügt das aber nicht, „da braucht man zusätzlich auch einen ultradünnen Isolator“, erklärte Tibor Grasser vom Institut für Mikroelektronik der TU Wien in einer Aussendung.

Und dieser Isolator benötigt eine klar definierte Oberfläche. Denn minderwertige Oberflächen stören die sensiblen elektronischen Eigenschaften des Halbleiters. Deshalb eignen sich ionische Kristalle mit ihrer perfekt regelmäßigen Oberfläche gut dafür.

Kalziumfluorid

Yury Illarionov, Postdoc in Grassers Team, entschied sich in dem Projekt für Kalziumfluorid. Die nur eine Atomlage dünne Kalziumfluorid-Schicht wurde am Joffe-Institut in St. Petersburg (Russland) hergestellt, wo Illarionov vor seiner Tätigkeit in Wien geforscht hat. Der Transistor selbst wurde dann am Institut für Photonik der TU Wien gefertigt.

Die Untersuchung des Transistors übertraf alle Erwartungen der Wissenschafter: „Der Prototyp stellt mit seinen elektrischen Eigenschaften alle bisherigen Ergebnisse in den Schatten“, so Grasser. Die Wissenschafter wollen in einem nächsten Schritt untersuchen, welche Kombinationen von Isolatoren und Halbleitern am besten funktionieren. Grasser hat keinen Zweifel daran, „dass Transistoren aus 2D-Materialien eine hochinteressante Option für die Zukunft sind“.

Von einer industriellen Herstellung ist man noch weit entfernt, dazu müssen die Herstellungsverfahren für die Materialschichten noch verbessert werden, betonen die Forscher. Aus wissenschaftlicher Sicht seien aber die nun vorgestellten Fluoride die derzeit beste Lösung für das Isolatorproblem.