"Heiliger Gral" der Halbleiterforschung entdeckt

Ein halbes Jahrhundert lang beschäftigte sich die Forschung damit, wie man die Kommunikation zwischen Computerchips weiter beschleunigen könne. Datenübertragung über Lichtteilchen, sogenannte Photonen, so lautete das erklärte Ziel. Doch welcher Weg zu den ersehnten lichtaussendenden Computerchips auf Siliziumbasis führt, blieb für die Forscher ein Rätsel. Ein Forscherteam unter Beteiligung der Kepler-Uni fand jetzt die Lösung, den "heiligen Gral" der Halbleiterforschung.

"Computerchips in elektrischen Geräten bestehen zum Großteil aus den Halbleitern Silizium und Germanium. Die Chips werden über mikroskopisch kleine Aluminium- oder Kupferleitungen verbunden. Um die Geschwindigkeit und die Effizienz der Datenübertragung zwischen ihnen zu erhöhen, wurden die Chips immer kleiner gemacht", sagt Dorian Ziss vom JKU-Institut für Festkörper und Halbleiterphysik im Gespräch mit den OÖNachrichten. "Besser würde es aber über Licht gehen."

Übertragung überarbeiten

"Nun ist die Wissenschaft aber an einem Punkt angelangt, an dem die Strukturen nicht weiter minimiert werden können, ohne an Grenzen der klassischen Physik zu stoßen. Darum müssen wir Forscher die Art der Übertragung überarbeiten", sagt Ziss, der nach seinem Abschluss als Diplomingenieur nun das Doktoratsstudium in "Nanoscience und Technologie" an der Kepler-Uni absolviert.

Da Silizium und Germanium als Halbleiter allerdings kaum Licht ausstrahlen und eine Kommunikation über Photonen deshalb nur schlecht stattfinden kann, sollen in dem von der EU mit knapp vier Millionen Euro finanzierten Projekt SILAS Lösungen gefunden werden. Ziel des bis Ende 2020 geplanten Projekts ist die Schaffung eines Silizium-Germanium-Lasers. Bereits seit dem Jahr 2017 forschen daran Experten unter der Leitung von Wissenschaftern der TU Eindhoven in Zusammenarbeit mit Forschergruppen der Universität Oxford, der TU München, der JKU Linz, der Universität Jena sowie des IBM Zürich, ehe sie vor kurzem eine bahnbrechende Entdeckung machten. "Wir haben die Struktur der beiden Elemente verändert, sodass aus dem ursprünglich viereckigen ein sechseckiges Kristallgitter geformt wurde. Das Material ändert sich nicht, die optischen Eigenschaften schon. Jetzt senden Silizium und Germanium Licht aus", sagt der 33-Jährige. "Der Geschwindigkeit und Effizienz der Kommunikation zwischen den Silizium-Chips ist keine Grenze mehr gesetzt." Sie könne mindestens um das Tausendfache erhöht werden.

"Unser Ziel ist, dass wir bis Ende des Jahres auch den Laser finalisieren", sagt Ziss. "Bis dahin habe ich dann auch mein Doktorat abgeschlossen."