Nanotransistor erhöht Energieeffizienz um Faktor 50

Forscher der schwedischen Lund University haben mithilfe von Nanotechnologie und dem Werkstoff Indiumarsenid einen Transistor entwickelt, der eine 50-mal höhere Energieeffizienz als herkömmliche Modelle aufweist. „Das kann den Weg für Kommunikation in Frequenzbereichen ebnen, die für heutige Technologien zu hoch sind“, erklärt Lars-Erik Wernersson, Festkörperphysiker an der Lund University.

Laut dem Wissenschaftler können die stromsparenden Transistoren beispielsweise in Mobilgeräten eingesetzt werden, um die Aufladezyklen zu verlängern. Der Schlüssel zur höheren Energieeffizienz sei das Material: Indiumarsenid habe eine bessere Leitfähigkeit als Silizium.

Eigentlich sei die Fertigung von Transistoren aus Indiumarsenid schwierig, doch werde sie durch Nanotechnologie relativ einfach, so Wernersson. Das Material sei selbstorganisierend nach einem Bottom-Up-Prinzip statt – wie bei anderen Ansätzen üblich – aus einem größeren Stück herausgearbeitet. Das Team habe bereits Strukturen bis hinunter zu zehn Nanometern beobachtet, das Material könne also als Alternative für eine weitere Miniaturisierung in der Elektronik interessant sein.

Zudem eignen sich die Indiumarsenid-Transistoren den Forschern zufolge für eine Kommunikation in Frequenzbereichen bis zu 60 GHz statt der derzeit üblichen 3 bis 10 GHz. Zwar wäre der höhere Frequenzbereich theoretisch auch mit konventioneller Technologie erreichbar, doch käme der geringere Energieverbrauch hier besonders zu tragen. „Mit 60 GHz kann nur über kurze Entfernungen kommuniziert werden und beispielsweise nicht durch Wände“, erläutert Wernersson. Der Frequenzbereich sei geeignet, um die drahtlose Kommunikation zwischen elektronischen Geräten im Haushalt zu rationalisieren.

Auch andere Wissenschaftler, unter anderem bei IBM, betrieben ähnlich gelagerte Forschungen, so die Schweden. Ihr Team in Lund habe aber den bisher größten Fortschritt erzielt. Ein Forschungsartikel zu den Ergebnissen wurde im Journal IEEE Electron Device Letters veröffentlicht.