Forschende suchen neue Materialien für die Computer-Chips von morgen

Forschende arbeiten an Alternativen für Silizium-Chips. (Source: Pixabay.com / zathris / CC0 Creative Commons)

Forschende arbeiten an Alternativen für Silizium-Chips. (Source: Pixabay.com / zathris / CC0 Creative Commons)

Seit jeher sind in unseren Computern und Smartphones Mikrochips aus Silizium verbaut. Das immer wieder prophezeite Ende der Silizium-Ära bleibt wieder und wieder aus. Forschende vom Paul Scherrer Institut (PSI) arbeiten aber zumindest an einer Technologie, die eine echte Alternative zu bieten scheint.

Barium und Zinn statt Silizium

Milan Radovic vom PSI hat ein Forschungsergebnis zu transparenten Oxiden vorgestellt, wie das Institut mitteilt. Zusammen mit seinem Team und in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Minnesota arbeitet Radovic mit Oxiden aus Übergangsmetallen. Die Wissenschafter konzentrieren sich laut Mitteilung aktuell auf Barium-Zinn-Oxid (BaSnO3). Das Material soll optische Transparenz mit hoher elektrischer Leitfähigkeit vereinen.

Dies biete entscheidende Vorteile gegenüber Silizium: Diese sogenannten Perowskite würden Schaltelemente ermöglichen, bei denen die elektronischen Eigenschaften direkt mit den optischen gekoppelt sind. Vereinfacht gesagt, wären damit Transistoren denkbar, die sich mit Licht schalten lassen. 

Die Grenzschichten sind entscheidend

Alle Mikrochips sind aus Kombinationen verschiedener Materialien aufgebaut, erklärt das PSI weiter. Für deren Funktion sei es wichtig zu wissen, was sich in den dünnen Grenzschichten dazwischen abspielt. Manche Materialien hätten an der Oberfläche ganz andere physikalische Eigenschaften als im Inneren. Der jetzt veröffentlichte Beitrag der Forschenden beinhalte grosse Fortschritte im Verständnis der Oberflächeneigenschaften von BaSnO3. Dafür sei eine Methode des PSI-Instituts Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) zum Einsatz gekommen, die sogenannte winkelauflösende Photoemissions-Spektroskopie.

In weiterer Folge wollen die Forschenden herausfinden, welche anderen Stoffe ähnliche Eigenschaften wie BaSnO3 zeigen und somit potenzielle Kandidaten für optische Mikrochips der Zukunft sein könnten.

Damit sei die Silizium-Ära zwar nicht am Ende, sagt Milan Radovic. Sie sei hoch entwickelt und leistungsfähig. "Aber Technologie auf Basis von Oxiden aus Übergangsmetallen ist leistungsfähiger und vielfältiger - ihre Zeit wird kommen."
 

Übrigens: ETH-​Forschern ist es im vergangenen Jahr erstmals gelungen, ein supraleitendes Bauteil aus Graphen zu bauen, das quantenkohärent und empfindlich gegenüber Magnetfeldern ist. Damit eröffnen sich für die Grundlagenforschung interessante neue Perspektiven. Lesen Sie hier mehr dazu.