Dienstag, 10 Mai 2022 10:00

Nanodrähte unter Zug bieten Basis für ultraschnelle Transistoren

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Die hohe Beweglichkeit der Teilchen im stark gespannten Kern von Halbleiter-Nanodrähten lässt sich per Terahertz-Laser nachweisen (Copyright HZDR/Juniks)

Neue Konzepte auf der Basis von Halbleiter-Nanodrähten sollen Transistoren in mikroelektronischen Schaltkreisen besser und effizienter machen. Je schneller die Elektronen in den winzigen Drähten beschleunigen können, desto schneller kann ein Transistor schalten und desto weniger Energie benötigt er.

Einem Forschungsteam vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), der TU Dresden und der NaMLab gGmbH ist nun der experimentelle Nachweis gelungen, dass die Elektronenbeweglichkeit in Nanodrähten deutlich steigt, wenn die Hülle den Drahtkern unter Spannung setzt.

Dies wurde erreicht mit Nanodrähten aus einem Galliumarsenid-Kern und einer Hülle aus Indium-Aluminiumarsenid. Die Kristallstrukturen in Hülle und Kern weisen leicht unterschiedliche Gitterabstände auf. Dadurch übt die Hülle eine hohe mechanische Spannung auf den viel dünneren Kern aus. Das Galliumarsenid im Kern ändert seine elektronischen Eigenschaften, die Elektronen werden quasi „leichter“ und beweglicher. Das Team konnte zeigen, dass sich Elektronen im Kern der untersuchten Drähte bei Raumtemperatur etwa 30 % schneller bewegen als in vergleichbaren Nanodrähten ohne Verspannung oder Dünnschicht-Materialien aus Galliumarsenid.