Negative Kapazität

10. Dezember 2013, 14:35 Uhr
Negative Kapazität
Negative Kapazität

Forscher der University of California in Berkeley haben herausgefunden, wie es möglich wäre, die für eine bestimmte Ladung eines Kondensators nötige Spannung zu verringern, was Potential für eine weitere Verkleinerung von Halbleiterstrukturen verspricht. Durch die Eigenschaften spezieller ferroelektrischer Materialien entsteht ein Effekt, der man als „negative Kapazität“ bezeichnen kann.
 
In einer experimentellen Anordnung konnten die Forscher demonstrieren, dass die in einem Kondensator speicherbare Ladung bei einer bestimmten Spannung durch Hinzufügen von ferroelektrischem Material „verstärkt“ werden kann. Ferroelektrische Materialien weisen von Natur aus sowohl positive als auch negative elektrische Ladungen auf, die durch ein elektrisches Feld beeinflusst werden können. Der Experimentalkondensator nutzt ferroelektrisches Blei-Zirconat-Titanat und als Dielektrikum Strontium-Titanat.
 
Der Ausblick auf kleinere Speicherzellen oder Transistoren, die endlich die Schallmauer einer Betriebsspannung von 1 V unterbieten, ist bisher allerdings hypothetisch, denn der demonstrierte Effekt tritt bislang lediglich bei einer Temperatur von 200 °C auf, was den Siliziumstrukturen in Halbleitern nicht gut bekommen würde. Von daher wird die Suche nach Materialien verstärkt, die das Phänomen der negativen Kapazität schon bei ≤85 °C zeigen, was der Arbeitstemperatur moderner Prozessoren entspricht.
 

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