Spin-Chips: Sparsame und schnellere Schaltkreise

Nach vielen Forschungsansätzen schlagen amerikanische Forscher ein Design für einen Spin-Transistor vor, der mit herkömmlicher Silizium-Technologie hergestellt werden könnte. Ihre Idee hofft nun auf die Umsetzung im Labor.

La Jolla (USA) - Tausende negativ geladene Elektronen müssen heute durch einen Transistor wandern, um einmal zwischen den digitalen Grundwerten "0" und "1" zu schalten. Statt der Ladung könnte in Zukunft auch der Drehsinn, der so genannte Spin der Elektronen, für viel schnellere und Strom sparende Schaltprozesse genutzt werden.

"Das zentrale Element unseres Design ist ein logisches Gatter aus einem Halbleiter mit mehreren magnetischen Kontakten", erklären Hanan Dery und seine Kollegen von der University of California in San Diego, die in "Nature" über ihre Idee berichten. Bisher müssen Physiker einen großen apparativen Aufwand betreiben, um den Spin von Elektronen schalten und auslesen zu können. Das neue Konzept soll Elektronen nutzen, die in einem Träger aus Silizium vorliegen. Deren Spin kann theoretisch durch vier magnetische Kontakte gezielt beeinflusst werden. Mit einem fünften Kontakt soll die digitale Information, also "0" oder "1". über einen entsprechend des Elektronen-Spins erzeugten Strompuls ausgelesen werden.

Laut den Berechnungen der kalifornischen Forscher könnte der Stromverbrauch eines solchen Spin-Transistors auf etwa ein Siebtel gegenüber aktuellen Siliziumchips gesenkt werden. Parallel wäre ein weiteres Schrumpfen der Schaltkreise möglich, da in kleinen Dimensionen auftretende Tunnelströme den magnetischen Schaltprozess über Magnetfelder nicht wesentlich stören. Ob und wann dieses Konzept für einen zukünftigen Spin-Prozessor jedoch im Labor umgesetzt wird, können die Forscher noch nicht sagen. Erst mit den ausstehenden Experimenten lässt sich sagen, ob im kommenden Jahrzehnt gar der Aufbau einer Fabrik für Spin-Chips lohnen könnte.