Neue Materialien ermöglichen More than Moore-Technologien
Das Mooresche Gesetz ist gut auf die Mikrochips der digitalen Welt anwendbar, jedoch nicht auf die tatsächliche physikalische Welt, die analog ist. Das Hinzufügen von Funktionalitäten, die nicht notwendigerweise gemäß diesem Gesetz komplexer werden, in elektronische Geräte findet in der Halbleiterindustrie inzwischen häufig statt. Dieses Paradigma wird "More than Moore" (MtM) genannt und mit ihm sollen innovative CMOS für den nächsten großen Schritt in der Elektronik entwickelt werden. Oxide sind eine der erstaunlichsten Klassen von Materialien und weisen eine Vielzahl von Phänomenen auf, unter anderem Ferroelektrizität und Ferromagnetismus. Das EU-geförderte Projekt IFOX (Interfacing oxides) nutzte die elektrischen und magnetischen Eigenschaften einer Reihe von Übergangsmetalloxiden, die aus dem reichen Zusammenspiel von Ladung, Spin- und Orbitalfreiheitsgraden in solcher Materialien und ihren Schnittstellen resultieren, um Analogfunktionen in CMOS-basierte Geräte zu integrieren. Die Konstruktion solcher komplexer Systeme ermöglichte eine Skalierung, die wesentlich über CMOS hinausgeht. Die Wissenschaftler entwarfen verschiedene Materialgrenzflächen, die die Funktionsweise von CMOS-Geräten erweiterten oder verbesserten. IFOX konzentrierte sich auf die Optimierung ferroelektrischer und ferromagnetischer Oxidschichten, um besonders hochwertige Oxidschichten herstellen zu können. Die effektive Kopplung zwischen ferroelektrischen und ferromagnetischen Phasen in diesen Materialien erlaubte den Forschern, Funktionalitäten und Leistungsgrenzen zu erweitern. Das resistive Schaltphänomen in Heterostrukturen auf der Basis von Manganoxid/Titandioxid (MnO/TiO) erwies sich als für die Datenspeicherung geeignet. Der inhärente Tunnelmagnetowiderstand auf Heterostrukturen auf Basis von Bariumtitanat (BaTiO3) und NiFeO3 kann die Grundlage für magnetoresistive Direktzugriffsspeicher bilden, eine neue Art von nicht-flüchtigen Speichern. Die Manipulation der Magnetisierung durch ein elektrisches Feld mithilfe einer Doppelschicht aus (La,Sr)MnO 3 und Wismutferrit (BiFeO3) stellt eine wichtige Entwicklung für die Realisierung von Magnetspeichern mit geringer Schaltkraft dar. Andere Oxid-Heterostrukturen, die Magnetowiderstand und Gassensoreigenschaften kombinieren, haben wichtige Auswirkungen für Automobilanwendungen. Einige der Heterostrukturen mit MtM-Wert wurden auf großflächigen Siliziumwafern hergestellt und der Industrie vorgestellt. Die Projektergebnisse sind ein wichtiger Schritt in Richtung MtM- und über CMOS-Elektronik hinaus und fördern die Entstehung neuer Technologien auf Basis von Oxidmaterialien.
Schlüsselbegriffe
More than Moore, Metalloxid, CMOS, elektronische Geräte, IFOX, Heterostrukturen, Magnetowiderstand
