Gedruckte Chips schalten Elektronen schneller

Neue Materialien für elektronische Schaltkreise lassen sich elegant mit Silizium-Technologie kombinieren

Mikroskopblick in neuen Chip
Mikroskopblick in neuen Chip

Berkeley (USA) - Jedes Jahr stellen die großen Chip-Unternehmen kleinere und schnellere Prozessoren vor. Doch allein mit dem Halbleiter Silizium stoßen sie schon bald an die Grenze dieser Entwicklung. Mit Hochdruck wird an neuen Werkstoffen geforscht, die weiterhin die Chipindustrie mit den gewohnten Leistungssteigerungen beglücken können. Kalifornische Wissenschaftler fanden nun ein elegantes Druckverfahren, mit dem sie Materialien wie Indiumarsenid in winzigen Streifen auf Silizium-Rohlinge drucken können. Wie sie in der Zeitschrift "Nature" berichten, könnten damit defektfrei um ein Vielfaches leistungsfähigere Prozessoren gebaut werden als mit Silizium allein.

"Ultradünne Schichten aus Verbindungshalbleitern direkt auf Silizium-Trägern zeigen exzellente elektronische Eigenschaften", schreiben Ali Javey und seine Kollegen von der University of California in Berkeley. In einem ersten Schritt ließen die Forscher 18 bis 48 Nanometer dünne Streifen aus Indiumarsenid auf einer Galliumantimon-Unterlage wachsen. Indiumarsenid wählten sie wegen der großen Beweglichkeit der Elektronen, einer der wichtigsten Eigenschaften für schnelle Schaltprozesse.

Darauf tupften sie die filigranen Streifen mit einem flexiblen Stempel aus Kunststoff ab und pressten diese auf einen konventionellen Träger aus Silizium und Siliziumdioxid. Mit den etablierten Methoden der Lithographie konnten sie daraus fehlerfreie Schaltkreise bauen, die herausragende Schalteigenschaften zeigten. Diese Methode lässt sich nicht nur auf Indiumarsenid, sondern auch auf andere III-V-Verbindungshalbleiter übertragen. Analog zu der etablierten Silicon-on-Insulator - kurz SOI - Technologie tauften sie ihr Verfahren auf XOI, wobei X stellvertretend für die genutzten Verbindungshalbleiter steht.

"Die Transistor-Eigenschaften sind sehr vielversprechend und die Elektronenbeweglichkeit stellt die von Silizium-Modulen weit in den Schatten", beurteilt John Rogers von der University of Illinois in einem begleitenden Kommentar die Ergebnisse seiner kalifornischen Kollegen. Wegen der großen Dynamik in der Chip-Industrie könnte dieses Stempel-Druck-Verfahren schon in wenigen Jahren zum Bau von neuen und deutlich leistungsfähigeren Prozessoren führen.