"More than Moore": Neue Materialien für leistungsfähigere Chips

Neues EU-Projekt schafft Plattform für die Informationstechnologie der Zukunft

08.12.2010 - Deutschland

Jülicher Wissenschaftler gestalten gemeinsam mit 15 europäischen Partnern im EU-Projekt "Interfacing Oxides" (IFOX) die Grundlagen für die zukünftige oxidbasierte Nanoelektronik. Die Europäische Union fördert IFOX mit 11,3 Millionen Euro über vier Jahre.

Elektronische und magnetische Effekte im Nanometerbereich an Grenzflächen von komplexen Übergangsmetalloxiden aufzuspüren, zu untersuchen und für zukünftige oxidbasierte Nanoelektronik nutzbar zu machen, ist das Ziel des EU-Projekts "Interfacing Oxides" (IFOX). Damit wird eine Plattform geschaffen, auf der elektronische Bauteile mit neuartigen Funktionalitäten entwickelt werden können. Im IFOX-Konsortium haben sich führende Labors auf den Gebieten Oxidschichtherstellung, -charakterisierung und -strukturierung sowie Theorie aus 16 europäischen Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen für die nächsten vier Jahre zusammengetan. Die Jülicher Forscher aus dem Institut für Festkörperforschung, dem Institute for Advanced Simulation sowie der Jülich Aachen Research Alliance JARA wollen maßgeblich die theoretischen Grundlagen schaffen und maßgeschneiderte Strukturen und Grenzflächen herstellen.

"In der nahen Zukunft werden die etablierten Technologien in der Datenspeicherung und in der CMOS-basierten Logik an ihre Skalierungsgrenzen stoßen und sich nicht weiterentwickeln lassen", erläutert Prof. Rainer Waser, Direktor am Institut für Festkörperforschung des Forschungszentrums Jülich und Leiter des Instituts für Werkstoffe der Elektrotechnik der RWTH Aachen. "Deshalb schaffen wir mit IFOX eine Plattform für die zukünftige 'More than Moore' - und 'Beyond CMOS'-Elektronik, deren erwartete Funktionalität weit über den heutigen Stand der Technik hinausgeht." Die bisherige Chiparchitektur basiert auf der CMOS-Technik, die jedoch bald auf ihre physikalischen Grenzen stoßen wird. Um die bisherige Leistungssteigerungen der Chips nach dem Mooreschen Gesetz (Leistungsverdopplung innerhalb von 24 Monaten) fortzuschreiben, sind deshalb neuartige Chiparchitekturen und entsprechende Materialien notwendig. Mit IFOX soll die experimentelle und theoretische Basis geschaffen werden, um besonders vielversprechende Materialkombinationen aufzuspüren sowie Effekte an deren Grenzflächen zu verstehen. Außerdem gilt es, diese komplexen Schichtsysteme mit extrem guter Kristallqualität auf kommerziell erhältlichen Substratmaterialien - vor allem Silizium - herzustellen, zu Bauelementen zu strukturieren und hinsichtlich ihrer strukturellen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften zu charakterisieren. Basierend auf diesen Ergebnissen sollen Konzepte für ladungs- oder spinbasierte Bauelemente für neuartige Datenspeicher, Logik- oder Sensoranwendungen erarbeitet werden. Die Funktion solcher Bauelemente beruht etwa auf ferroelektrischen und ferromagnetischen Oxiden und deren Grenzflächeneffekten, auf Schalteffekten des elektrischen Widerstandes, ausgelöst durch Redoxreaktionen, oder auf multiferroischen Heterostrukturen.

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