Quantendrähte für die Nanoelektronik Bernhard Mandl 12.04.2007.

Präsentation zum Thema: "Quantendrähte für die Nanoelektronik Bernhard Mandl 12.04.2007."—  Präsentation transkript:

1 Quantendrähte für die Nanoelektronik Bernhard Mandl 12.04.2007

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3 Intel Core 2 Duo: ca. 290 Millionen Transistoren ca. 1 cm 2 Fläche Entwicklung in der Nanoelektronik

4 Intel Core 2 Duo: ca. 290 Millionen Transistoren ca. 1 cm 2 Fläche Der Prozessor: Entwicklung in der Nanoelektronik

5 Motherboard Verbindung zwischen Prozessoren bisher mit Kupferdrähten Entwicklung in der Nanoelektronik

6 Motherboard Verbindung zwischen Prozessoren bisher mit Kupferdrähten Entwicklung in den nächsten Jahren: Entwicklung in der Nanoelektronik

7 Motherboard Verbindung zwischen Prozessoren bisher mit Kupferdrähten Entwicklung in den nächsten Jahren: Im Computer verwendet man Silizium, es gibt aber keine Silizium Lichtquellen - Man benötigt andere Halbleitermaterialien aus denen z. B. Die Laser in DVD – Playern bestehen: GaAs oder InAs Entwicklung in der Nanoelektronik

8 Materialkombinationen Kombination von verschiedenen Kristallen Kristalle sind eine regelmäßige Anordnung von Atomen Kristalle haben verschiedene Gitterkonstanten InAs Si

9 Materialkombinationen Kombination von verschiedenen Kristallen Kristalle sind eine regelmäßige Anordnung von Atomen Kristalle haben verschiedene Gitterkonstanten Verspannungen brechen dicke Schichten auf InAs Si

10 Kombination von verschiedenen Kristallen Kristalle sind eine regelmäßige Anordnung von Atomen Kristalle haben verschiedene Gitterkonstanten Verspannungen brechen dicke Schichten auf Lösung: Säulen mit einem kleinen Durchmesser, Verspannungen werden elastisch abgebaut Materialkombinationen InAs Si

11 Eine einkristalline Struktur mit winzigen Abmessungen - Durchmessr von einem Tausenstel eines Haares Was ist ein Quantendraht oder Nanowire

12 Quantendrähte aus anderen Halbleitermaterialien die auf Silizium Licht abgeben Licht mit Siliziumsubstraten Mögliche Lösung:

13 Goldkatalysiertes Wachstum Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte Einkristallines Substrat als Basis

14 Aufbringen von Gold Nanopartikel Goldkatalysiertes Wachstum Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte

15 Einkristallines Substrat als Basis Aufbringen von Gold Nanopartikel Nanopartikel wirken als Startpunkt für die Nanodrähte Goldkatalysiertes Wachstum Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte

16 Einkristallines Substrat als Basis Aufbringen von Gold Nanopartikel Nanopartikel wirken als Startpunkt für die Nanodrähte Länge der Nanodrähte wird über die Wachstumsdauer geregelt Goldkatalysiertes Wachstum Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte

17 Goldkatalysiertes Wachstum Nanodrähte auf Si Materialien im Nanodraht: blau – Arsen, rot – Indium, grün – Gold

18 Gold zerstört die halbleitenden Eigenschaften von Silizium Nicht in Kombination mit Silizium - Transistortechnologie brauchbar Siliziumtechnologie macht ca 90 % aller Halbleiterbauteile aus Nanodrahtwachstum ohne Verwendung von Gold Nachteile des durch Gold katalysierten Drahtwachstums

19 Metallfreies Wachstum Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten

20 Metallfreies Wachstum Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten Aufbringen einer 1.3 nm dicken SiO x Schicht

21 Metallfreies Wachstum Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten Aufbringen einer 1.3 nm dicken SiO x Schicht Entstehung von Teilchen beim Aufheizen bei ca 500 °C

22 Metallfreies Wachstum Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten SiO x wirkt als eine Art Katalysator für das Nanodrahtwachstum Durchbruch: Keine Goldteilchen werden für das Wachstum benötigt. Dazu 2 Publikation von mir in der Zeitschrift Nano Letters

23 Metallfreies Wachstum Draht: Atomlage auf Atomlage Goldfrei gewachsene Nanodrähte

24 Zusammenfassung und weitere Anwendungen Bisher erreicht mit Nanodrähten: Weitere Anwendungen in der Nanoelektronik: Anwendungen außerhalb der Nanoelektronik: Emission von Licht auf Silizium Gold freies Wachstum auf Silizium Ein-Elektronen Bauelemente Miteinander verbundene Nanodrähte Kontrolle über die Wachstumsrichtung von Nervenzellen Impfen von Zellen

25 Nanodraht Einelektronen – RAM (Speicherbaustein) Noch kleinere Strukturen innerhalb eines Nanodrahtes Strukturen im Nanodraht – Ein-Elektronen Bauelemente

26 Nanodrähte auf Nanodrähten gewachsen Nanobäume

27 Bilder von miteinander verbundenen Nanobäumen Netzwerke von Nanodrähten

28 Wachstum von Nervenzellen auf Nanodrähten – damit kann die Wachstumrichtung der Nerven vorgegeben werden Biochemie und -Physik

29 Nanonadeln für die Injektion in eine Zelle Biochemie und -Physik

30 Danke für Eure Aufmerksamkeit