Technik & Know-how: Die Zukunft der Prozessoren – Nano-CPUs mit Molekültransistoren

15.09.2006
Von Thomas Steudten

Für den Bau des Transistors knickten die Forscher ein Nanoröhrchen an zwei Stellen mit der Abtastnadel eines Rasterkraftmikroskops. Dort angebrachte elektrische Kontakte zeigten in dem zuvor metallischen Röhrchen keinen Stromfluss mehr an. Die Kohlenstoffatome blockierten scheinbar den Elektronenfluss an den Knicken. Das Nanoröhrchen wurde erst wieder leitend, als man eine Spannung an das Röhrchen anlegte. Der Strom stieg stufenförmig an, nicht gleichmäßig wie nach dem Ohmschen Gesetz - dies bestätigt eine bekannte Theorie.

Nur wenn es einzelnen Elektronen gelingt, die Knickstellen zu durchtunneln, konnte in dem geknickten Nanoröhrchen ein Strom fließen. Dazu benötigen die Ladungsträger aber eine bestimmte Menge an Energie. Die Elektronen tunnelten nicht unabhängig voneinander durch das Nanoröhrchen, wie man das von den anderen Ein-Elektronen-Transistoren kennt, sondern immer nur das jeweilige an der Knickstelle. Erhöhte man die Spannung an den Kontakten, floss jedes Elektron für sich hindurch.

Der Firma Infineon - führend bei den Carbon Nano-Tubes - ist es im Jahre 2004 gelungen, einen Transistor mit einer Kanallänge von 18 nm zu entwickeln. Dies entspricht der Länge des Kohlenstoffröhrchens, welches zwischen den Drain- und Source-Elektroden platziert ist. Beide Elektroden und das Röhrchen sind auf einem Silizium-Substrat fixiert und die zur Ansteuerung des Transistors notwendige Gate-Elektrode befindet sich unterhalb des Röhrchens und des Substrats.

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