Prozessoren sind Chaoten

Physiker der Universität Würzburg untersuchen unberechenbare Elektronenbewegungen auf Halbleitern

Die Entwicklungen in der Halbleitertechnologie führen zu immer kleineren elektronischen Bauelementen. Dabei sind einzelne Schaltkreise nur noch 10 millionstel Millimeter groß. In solch winzigen Strukturen kann der Transport der Ladungsträger nicht mehr durch Gesetzmäßigkeiten der täglichen, makroskopischen Erfahrungswelt beschrieben werden. Darum erforschen Wissenschaftler von der Universität Würzburg die
grundlegenden Eigenschaften dieser Systeme.

Ein neues Projekt Projekt von Würzburger Physikern zur Untersuchung von diesen sogenannten „mesoskopischen Leitern“ wird nun von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

In solchen Halbleitern diesen verliert das Ohmsche Gesetz, das viele elektrische Eigenschaften von elektronischen Bauelementen beschreibt, seine Gültigkeit, denn Elektronen können sich ohne Widerstand durch derartig kleine Leiter bewegen.

Des weiteren können die Elektronen bei der Beschreibung der Transporteigenschaften nicht länger als klassische Teilchen betrachtet werden, sondern müssen als Wellen angesehen werden. Auch hierbei treten Besonderheiten auf. So können die Intensitäten zweier Wellen nicht einfach addiert werden: Abhängig von ihrer Phasenbeziehung kann es am Ort der Beobachtung entweder zu einer Verstärkung oder zur Auslöschung der Intensitäten kommen.

Derartige Erscheinungen bestimmen den Transport der Ladungsträger in mesoskopischen Leitern. Hartmut Buhmann vom Physikalischen Institut der Universität Würzburg erklärte: „Eine detaillierte Kenntnis dieser Effekte ist erforderlich, um zukünftige Entwicklungen auf dem Gebiet der Nanotechnologie, zum Beispiel Einzelelektronen-Transistoren, zu ermöglichen.“

Die Arbeitsgruppe von Buhmann, der am Lehrstuhl von Laurens Molenkamp tätig ist, erforscht Transportvorgänge in Strukturen, die eine Ausdehnung von zehn bis einigen 100 Nanometer haben, wobei ein Nanometer einem millionstel Millimeter entspricht. Würde man die Elektronenbewegung in solchen Strukturen klassisch beschreiben, dann würde sich eine chaotische Verteilung der Bahnen ergeben.

Kontakt:
Dr. Hartmut Buhmann, Tel.: 0931/8885778

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