Elektronische Schaltungen aus einzelnen, nur milliardstel Meter (Nanometer) dicken Kohlenstoff-Röhrchen werden zunehmend leistungsfähiger. Wissenschafter des IBM Watson Research Center in Yorktown Heights bauten aus solchen Nanoröhrchen erstmals eine logische NOT-Schaltung, einen wichtigen Grundbaustein komplexer elektronischer Schaltkreise.
In unserer Studie nutzen wir halbleitende, einwandige Nanoröhrchen mit einem Durchmesser von 1,4 Nanometern, beschreibt der Hauptautor Vincent Derycke sein Vorgehen in der Fachzeitschrift “Nano Letters”. Für diese logische Schaltung benötigten die Wissenschaftler so genannte Feldeffekt-Transistoren, bei denen zum einen Elektronen (n-Typ) und zum anderen Elektronenlöcher (p-Typ) als Ladungsträger genutzt werden. Nanoröhrchen aus Kohlenstoff wiesen bisher nur den p-Typ-Charakter auf. Doch durch eine Hitzebehandlung unter Vakuum (Annealing) oder die Anlagerung von zusätzlichen Atomen (Dotierung) gelang den Forschern die Herstellung von Röhrchen des n-Typs.
Durch die Kombinationen dieser beiden verschiedenen Feldeffekt-Transistoren erhielten die IBM-Forscher die logische NOT-Schaltung, die als Spannungs-Umkehrer in einem elektronischen Schaltkreis wirkt. Alle bisher in der Halbleiter-Industrie verwendeten Feldeffekt-Transistoren sind um ein Vielfaches größer als diese Schaltung aus Nanoröhrchen. So könnte mit diesen Halbleitern, die im Gegensatz zu normalen Transistoren mit einem elektrischen Feld ohne Leitungskontakt gesteuert werden, die Leistungsfähigkeit zukünftiger Computerchips enorm gesteigert werden. “Dabei ist die NOT-Schaltung fundamental. Zusammen mit der AND-Schaltung können alle anderen logischen elektronischen Verknüpfungen generiert werden”, so Derycke.
Jan Oliver Löfken
