IBM meldet Durchbruch bei schnellen Graphen-Schaltkreisen

Bisher ließen sich nur einzelne Graphen-Transistoren herstellen. Jetzt gelang erstmal ein kompletter Schaltkreis. Graphen, ein ultradünnes Material aus einer Lage von Kohlenstoffatomen, könnten in vielen Gebieten Silizium ersetzen.

von Rudi Kulzer am 10. Juni 2011 , 11:23 Uhr

IBM-Forscher haben einen wichtigen Durchbruch in der Graphen-Forschung geschafft. Das meldet die New York Times. Während bisher nur einzelne Graphen-Transistoren gelangen, scheint nun ein kompletter Schaltkreis aus diesem vielversprechenden Material möglich zu sein.

Die wissenschaftliche Veröffentlichung erfolgte im Forschungsmagazine „Science“. In der Zeitschrift ist von einer Schaltung als Breitband-Frequenz-Mischer auf einem Silizium-Wafer die Rede. Wichtige Fortschritte in der Graphen-Forschung gab es bereits im Mai dieses Jahres an der University of California in Berkeley. Deren Forscher hatten in der Zeitschrift „Nature“ einen Graphen-basierten optischen Modulator beschreiben. Er kann die Geschwindigkeit digitaler Kommunikation nach ihrer Darstellung auf das Zehnfache des Status quo bringen. Zugleich soll es sich um den kleinsten existierenden optischen Modulator handeln.

Graphen (englisch „graphene“) ist ein ultradünnes Material mit einer Reihe vielversprechender Anwendungen, von Kommunikation in hoher Bandbreite bis zu einer neuen Generation von Low-Cost-Smartphones und TV-Bildschirmen. Die Entdeckung von Graphen im Jahre 2004 wurde bereits 2010 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Ein Mangel an Graphen ist vorerst nicht zu erwarten. Laut Ming Liu, einem Mitautor der Berkeley-Studie, kann „das Graphit in einem Bleistift ausreichend Graphen liefern, um eine Milliarde optischer Modulatoren zu fertigen.“

Graphen ist eine nur ein Atom dicke Schicht aus kristallisiertem Kohlenstoff. Viele Wissenschaftler hoffen, dass es sie in die Lage versetzen wird, eines Tages die Beschränkungen von Silizium hinter sich zu lassen und einen echten Quantencomputer zu bauen. So sagen auch die kalifornischen Forscher, mit ihrer Erfindung „könnten Anwender schon bald hochauflösende 3D-Filme in voller Länge binnen Sekunden auf ein Smartphone überspielen“.

Auch in Deutschland wird an Graphen geforscht. Beispielsweise gelang Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) die Schichtherstellung in hoher Qualität auf kristallinen Halbleiterscheiben. FAU-Professor Thomas Seyller hatte bereits 2009 Graphen in der erforderlichen Qualität auf Siliziumkarbid-Kristallen synthetisiert. Inzwischen haben die Forscher aus Franken auch ein Verfahren entwickelt, um mittels einer integrierten Elektrode Bauelemente aus Graphen gezielt anzusteuern. Das ist eine wichtige Voraussetzung für die industrielle Verwendung.