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Durchbruch nach 50 Jahren: Weg frei für photonische Computerchips

Internationales Projekt mit JKU Beteiligung schafft Erhöhung der Datenraten um den Faktor 1.000.

Durchbruch nach 50 Jahren Forschung ebnet den Weg für photonische Computerchips
Durchbruch nach 50 Jahren Forschung ebnet den Weg für photonische Computerchips

Lichtemission aus Silizium, dem Material, das alle elektronischen Bauteile wie Computerchips dominiert, gilt als der „heilige Gral“ der Halbleiterforschung. In einem EU-finanzierten Forschungsprojekt unter der Leitung von Wissenschaftler*innen der TU Eindhoven, und in Zusammenarbeit mit Forscher*innengruppen der TU München, der JKU Linz, der Universität Jena, sowie IBM Zürich ist nun der Durchbruch gelungen: Die Wissenschaftler*innen konnten eine Legierung auf Siliziumbasis entwickeln, die Licht emittiert. Die Forschung wurde nun im renommierten Magazin "Nature" der Fachwelt vorgestellt.

Für die Datenübertragung innerhalb der Chips fehlte es bisher an Lichtemittern, die mit der Siliziumelektronik kompatibel sind und integriert werden können. Diese Lücke kann jetzt geschlossen werden, was einen Sprung der erreichbaren Datenraten um einen Faktor 1.000 bedeutet. Profitieren werden davon z.B. die großen Datencenter, die einen Großteil ihres immensen Energieverbrauchs für Kühlung der Abwärme verwenden. Auch ganz andere Bereiche wie die Umwelt- oder Medizindiagnostik, wo man Lichtquellen für spektroskopische Analysen gleich in die Auswerteelektronik integrieren kann, können von der neuen Entwicklung enorm profitieren.

Der Durchbruch nach beinahe 50 Jahren mühsamer Forschungsarbeit gelang durch eine besondere Klasse von Nanostrukturen, den so genannten Nanodrähten. Diese hauchfeinen „Härchen“ mit einigen Mikrometern Länge sind nur ca. 100nm dick. Daraus kann eine Legierung aus Silizium und Germanium mit einer modifizierten Kristallstruktur hergestellt werden, die sehr effizient Licht emittiert. Eventuell können auf diese Weise in naher Zukunft sogar Laser hergestellt werden, so die Linzer Forscher*innen.

NEWS 02.06.2020

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