Quanteneffekte sollen Halbleiterelektronik verbessern

23. Dezember 2021 12:12

Villigen AG/Ithaca - An der Universität Cornell im US-Bundesstaat New York wird am Einsatz von Supraleitern zur Verbesserung der Halbleiterelektronik geforscht. Die Synchroton Lichtquelle Schweiz am Paul Scherrer Institut trägt mit der Beantwortung grundlegender Fragen bei.

Die Einbeziehung von Quanteneffekten in supraleitenden Materialien könnte bei der Verbesserung der Halbleitertechnologie den Durchbruch bewirken, schreibt das Paul Scherrer Institut (PSI) in einer Mitteilung. Forschende des PSI arbeiten gemeinsam mit Forschenden der Universität Cornell an Möglichkeiten, Quantenbauelemente in die Halbleitertechnologie zu integrieren.

Im US-Bundesstaat New York werden dazu Schichtsysteme aus supraleitenden und halbleitenden Materialien untersucht. „Es ist schon länger bekannt, dass man dafür Materialien mit sehr ähnlichen Kristallstrukturen auswählen muss, damit es an der Kontaktfläche nicht zu Spannungen im Kristallgitter kommt“, wird John Wright von der Universität Cornell in der Mitteilung zitiert. Ein solches Paar haben die Forschenden in Supraleiter Niobnitrid und Halbleiter Galliumnitrid gefunden.

Ob es an der Kontaktfläche der beiden Materialien zu unerwünschten Wechselwirkungen kommt, wird nicht in den USA, sondern in der Schweiz geklärt. „Als ich auf die Forschung der Gruppe in Cornell stiess, wusste ich: Hier am PSI können wir mit unseren spektroskopischen Methoden an der ADRESS-Strahllinie die Antwort auf diese grundlegende Frage finden“, erläutert Vladimir Strocov, Forscher an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) des PSI, in der Mitteilung. Die an der SLS angewandte Methode bildet die kollektive Bewegung der Elektronen im Material als eine Art Landkarte ab. So liess sich zeigen, dass die Elektronen nicht mit den Elektronen im jeweiligen Nachbarstoff interagieren.

„Die für uns wichtigste Schlussfolgerung ist, dass die Supraleitung im Niobnitrid ungestört bleibt, selbst wenn dieses Atom für Atom passend auf eine Schicht Galliumnitrid aufgesetzt wird“, sagt Strocov. „Damit konnten wir ein weiteres Puzzlestück liefern, das bestätigt: Dieses Schichtsystem könnte tatsächlich eine neue Form der Halbleiterelektronik hervorbringen, welche die Quanteneffekte in Supraleitern einbindet und nutzt.“ hs

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