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Dreidimensionaler Transistor

18.12.2012

Ein neuer Transistortyp, entwickelt an der Purdue University und der Harvard University, verspricht, das Problem der weiteren Miniaturisierung der Elektronik innerhalb eines Jahrzehnts zu lösen. Die Forscher stellten den Transistor aus drei winzigen Nanodrähten her, die nicht wie herkömmliche Transistoren aus Silizium, sondern aus Indium-Gallium-Arsenid bestehen. Drei Nanodrähte bilden eine konische Figur, die einem Weihnachtsbaum ähnelt, und auf dieses „Neujahrsgeschenk“ haben Elektronikhersteller lange gewartet.

Die in diesem Jahr erschienene neueste Generation von Siliziumchips enthält Transistoren mit vertikaler 3D-Struktur statt der üblichen flachen Bauform. Silizium bietet jedoch eine begrenzte Elektronenmobilität, und weitere Fortschritte erfordern Materialien, die es ermöglichen, dass sich Elektronenströme schneller bewegen. Dies wird die Geschwindigkeit und Energieeffizienz von Computern erheblich steigern.

Indium-Gallium-Arsenid ist einer von mehreren vielversprechenden Halbleitern, die Silizium ersetzen könnten. Solche Materialien werden Halbleiter-III-V genannt, weil sie Elemente der dritten und fünften Gruppe des Periodensystems kombinieren.

Transistoren haben einen wichtigen Teil namens Gate, der es den Transistoren ermöglicht, sich ein- und auszuschalten, indem der Stromfluss gesteuert wird. Je kleiner das Gate, desto schneller der Transistor und damit auch der Computer. Moderne Transistoren haben etwa 22 Nanometer lange Gates. Ingenieure arbeiten an 14-nm-Gate-Transistoren, die voraussichtlich 2015 und 10-nm-Transistoren bis 2018 fertig sein werden.

Leider zeigen Berechnungen, dass auf Silizium basierende Größen von weniger als 10 nm unerreichbar sind, und die zukünftige Elektronik wird nach neuen Materialien für Leiter und Dielektrika suchen müssen. Die Nanodrähte in dem neuen Transistortyp sind mit verschiedenen Arten von Verbundisolatoren beschichtet: eine 4-nm-Schicht aus Lanthanaluminat mit einer ultradünnen 0,5-nm-Schicht aus Aluminiumoxid. Ein neues ultradünnes Dielektrikum hat es Wissenschaftlern ermöglicht, einen Transistor auf Indium-Gallium-Arsenid-Basis zu entwickeln, der möglicherweise den Meilenstein von 10 nm überschreiten könnte. Bisher hat der Prototyp des neuen Transistors ein 20-nm-Gate, das der aktuellen Technologie an sich überlegen ist. Der neue Transistor arbeitet 2,5-mal schneller als Silizium und wird mit einer niedrigen Spannung von nur 0,5 V betrieben.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

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