15. Sep 2008, 23:46

Der Begriff der Nanoelektronik unterliegt keiner strengen Definition, da der Übergang zwischen Mikroelektronik und Nanoelektronik fließend verläuft. Als Nanoelektronik werden integrierte Schaltkreise bezeichnet, deren Strukturbreiten (kleinste, über Strukturierungsverfahren wie Lithographie realisierbare Abmessung bei integrierten Schaltkreisen) unter 100 nm liegen.

Inhaltsverzeichnis 1 Hintergrund 2 Nanoelektronik - Schalten und Steuern im Nanokosmos 3 Nanoelektronik 3.1 Zielsetzung 3.2 Einsatzfelder 3.3 Nutzen 4 Siehe auch 5 Weblinks 6 Literatur

[Bearbeiten] Hintergrund

Die Strukturen in der Mikroelektronik wurden in den letzten Jahrzehnten immer kleiner. Derzeit (2008) werden in der Mikroelektronik Strukturbreiten von 0,045 µm bzw. 45 nm erreicht. Diese Entwicklung wird sich auch in den nächsten Jahren fortsetzen, um höherer Leistung in noch kleineren Bauteilen bei noch geringeren Kosten zu ermöglichen. Aufgrund dieser Entwicklung wird dieser Bereich häufig als Nanoelektronik bezeichnet, wobei dies nicht mit der Nutzung neuer Konzepte basierend auf bekannten physikalischen Effekten sondern auf „konventionellen“ Konzepten basiert.

Basismaterial für die Mikroelektronik bildet seit mehreren Jahrzehnten der Halbleiter Silizium. Verantwortlich dafür war unter anderem die Beherrschung des Einkristall-Herstellungsprozesses und vor allem die Kombination mit seinem Oxid (Siliziumdioxid), das als Isolatormaterial eingesetzt wird und sehr gute Haftungseigenschaften auf Silizium besitzt. Die bisherige Entwicklung der Herstellungsprozesse für Siliziumeinkristalle ermöglicht mittlerweile die großvolumige Herstellung qualitativ hochwertiger Kristalle mit Durchmessern von 300 mm.

Da aber mit sinkenden Strukturen steigender Einfluss von Leckströmen und Quanteneffekten zu erwarten sind, wird es in den nächsten Jahren notwendig, neu Konzepte, wie der Y-Transistor, und Materialien in den Herstellungprozess zu integrieren, so dass der andauernde Trend (Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Kostenreduktion) weiter fortgeführt wurde; Das Ende dieses Trends wurde in den letzten zwanzig Jahren schon mehrmals prognostiziert, technologische Weiterentwicklungen überwanden aber immer wieder bestehende Probleme, meist für unüberwindbar gehaltene physikalische Grenzen im Herstellungprozess. Trotzdem werden die „konventionellen“ Konzepte in Zukunft vollkommen ausgeschöpft und Neue notwendig werden. Ein Beispiel ist die Extrem-Ultraviolett-Lithografie (EUVL). Für das nächste Jahrzehnt wird hierbei mit einer weiteren Miniaturisierung bis auf 23 nm gerechnet. Die optische Lithographie stößt dann jedoch aus physikalischen Gründen an ihre Grenze. Dazu reichen allerdings (umfangreiche) Änderungen der Anlagentechnik nicht mehr aus, Neuentwicklungen sind die Folge, mit dessen Einführung sich die Hersteller traditionell schwer tun, da mit den dafür notwendigen Änderungen und Einfahrzeiten der Anlagen erhöhte Kosten auflaufen.

[Bearbeiten] Nanoelektronik - Schalten und Steuern im Nanokosmos

Auch in Zukunft sollen Computerprozessoren immer kleiner und schneller werden. Schon heute sind spezielle Transistoren aus Teilen aufgebaut, deren Größen im Nanometerbereich liegen. Die dafür erforderlichen Verkleinerung herkömmlicher Schaltkreise aus Silizium sind jedoch ab einem bestimmten Punkt physikalische Grenzen gesetzt. Auch ihre Taktfrequenz lässt sich nicht unbegrenzt erhöhen. Um dennoch in den kommenden Jahren die Leistung von Computerchips weiter zu steigern und deren Miniaturisierung voranzutreiben, forscht man gezielt an Schaltkreisen, die auf Nanotechnologie basieren.

[Bearbeiten] Nanoelektronik

Diese Abschnitte bestehen hauptsächlich aus Listen, an deren Stelle besser Fließtext stehen sollte: Zielsetzung, Einsatzfelder, Nutzen

[Bearbeiten] Zielsetzung

• elektronische Bauteile bis in den Nanometerbereich verkleinern
• elektronische Eigenschaften von Nanostrukturen erforschen und verbessern
• den Aufbau von Computerchips optimieren
• Rechenkapazitäten und Geschwindigkeit von Computerchips steigern und gleichzeitig die Kosten verringern
• Gesetze der Quantenphysik für die Elektronik nutzbar machen

[Bearbeiten] Einsatzfelder

• Unterhaltungselektronik
• Mobiltelefon, PDA
• PC, Internet
• Navigation, Sensorik
• Auto
• Automatisierungstechnik
• Medizintechnik

[Bearbeiten] Nutzen

• Bessere Technologien und Geräte für die Elektronikfertigung
• Optimierung der logischen Verknüpfung, Speicherung und Verarbeitung von Daten durch neuartige Schaltungen und Bauelemente
• Beschleunigung des technischen Fortschritts in nahezu allen Branchen
• Höhere Funktionalität zu geringeren Kosten

[Bearbeiten] Siehe auch

• Nanotechnologie
• Nanotechnik
• Fraunhofer-Center Nanoelektronische Technologien

[Bearbeiten] Weblinks

• Website eines Forschungsverbund der Nanotechnologie

[Bearbeiten] Literatur

• Charles M. Lieber: The incredible Shrinking Circuit. In: Scientific American, 2001, S. 58–64
• Technology Forecast: 2000 - From Atoms to Systems: A perspective on technology, PriceWaterhouseCoopers Technology Center, 2000, ISBN 189186503X
• Jean-Baptiste Waldner: Nanocomputers & Swarm Intelligence. ISTE, London 2007, ISBN 1847040020.

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