Ein großer Fortschritt bei der Herstellung extrem miniaturisierter Bauelemente ist jetzt einem internationalen Physikerteam gelungen. Aufbauend auf früheren Studien, in denen gezeigt wurde, dass sich an der Grenzschicht zweier isolierender Materialien eine ultradünne, supraleitende metallische Schicht ausbildet, haben die Forscher nun aus diesen Schichten elektronische Bauelemente hergestellt.
Die leitfähige Grenzschicht der Oxide lässt sich durch elektrische Felder an- und ausschalten. Wie die Wissenschaftler um Stefan Thiel von der Universität Augsburg und der University of Pittsburgh zeigen konnten, ist es möglich, diese Felder mittels der leitfähigen Schicht selbst zu erzeugen und somit eine Voraussetzung für die Realisierung einer Vielzahl von Bauelementen zu schaffen.
Neben Leiterbahnen, Widerständen, Kondensatoren und Dioden konnten so auch Feldeffekttransistoren hergestellt werden, deren aktive Zone einen Durchmesser von nur vier Nanometer aufweist. Damit gehören diese Transistoren zu den kleinsten, die es überhaupt gibt.
Direkt durch die Gesetze der Quantenmechanik bestimmt
„Unsere in Science vorgestellten Fortschritte können zum einen für die langfristige Entwicklung integrierter Schaltungen von großem Interesse sein. Zum anderen“, so Thiel, „sind die Bauelemente aber auch wissenschaftlich außerordentlich spannend.“
Denn die Transistoren, Kondensatoren und Dioden sind so klein, dass sie nicht mehr den klassischen Regeln der Elektronik folgen, sondern in ihrem Verhalten direkt durch die Gesetze der Quantenmechanik bestimmt werden, die das Verhalten einzelner Atome oder Moleküle kontrollieren.
Kaum abschätzbares Potential weiterer Effekte
Die Forscher betonen, dass die von ihnen beobachteten neuartigen Effekte an einer einzigen Kombination der beiden Oxide Lanthanaluminat und Strontiumtitanat beobachtet wurden.
In Anbetracht der unglaublichen Vielfalt möglicher Grenzschichten aus Oxiden ist kaum abzuschätzen, welche neuen Effekte diese Grenzschichten noch verstecken und welche Perspektiven sie noch eröffnen werden.
(idw – Universität Augsburg, 20.02.2009 – DLO)
