Ein Computerchip, der noch mehr und schneller Daten speichern und verarbeiten kann, diesem Ziel sind Forscher um Scott Chambers vom Department of Energy’s Pacific Northwest National Laboratory näher gekommen.
Mithilfe einer speziellen Dünnfilmtechnik haben sie eine Halbleiterschicht hergestellt, die selbst bei Raumtemperatur noch magnetisch bleibt. So konnten sie die elektronischen Eigenschaften von Halbleitern mit den Möglichkeiten des Magnetismus koppeln, Informationen als Änderung des Elekronenspins, des Drehimpulses eines Elektrons, zu speichern. Außerhalb von Halbleitern ist dieser Effekt unter der Bezeichnung “Spintronics” bekannt und sorgt beispielsweise in Leseköpfen moderner Festplatten dafür, dass inzwischen riesige Datenmengen zu kleinen Preisen gespeichert werden können.
Die Anwendung der Magnetoelektronik in Halbleitern scheiterte bisher daran, dass die Materielian nur bei tiefen Temperaturen magnetisch waren. Doch nicht nur diese Hürde scheint jetzt genommen: “Unser Material verfügt über eine besonders hohe Magnetstärke – fast eine Verbesserung um Faktor fünf,” berichtet Chambers von einem weiteren Vorteil der neuen Halbleiterschichten.
Das Grundrezept für das mögliche Chipmaterial klingt einfach: Man nehme Titandioxid – einen Halbleiter, der auch als weiße Malerfarbe zum Einsatz kommt – und eine Prise Kobalt für die magnetischen Eigenschaften. Die Technik ist hingegen kompliziert: Bei der Molekülstrahlepitaxie werden im Vakuum einzelne Strahlen der benötigten Atome erzeugt und anschließend auf ein hauchdünnes Kristallgitter aus Strontiumtitanat gelenkt. Auf dieser Vorlage scheiden sich die Atome als kristalliner Nanofilm ab. “Unsere Synthesetechnik ist zwar schwer umzusetzen, doch lässt sie eine gute Kontrolle auf atomarer Ebene zu, beschreibt Chambers die Vorteile des Verfahrens.
Nächstes Ziel der Forscher ist es, die Abscheidung so zu optimieren, dass das Material bald technisch eingesetzt werden kann.
Andrea Hoferichter
