Transistor aus einem Molekül + ein paar Atomen

16. Juli 2015, 08:36 Uhr
Phthalocyanin-Molekül umsäumt von zwölf Indium-Atomen auf einem InAs-Substrat. Quelle: PDI
Phthalocyanin-Molekül umsäumt von zwölf Indium-Atomen auf einem InAs-Substrat. Quelle: PDI
Ein Physikerteam aus Deutschland, USA und Japan hat mit Hilfe eines STM (Scanning Tunnelling Microscope) einen Transistor hergestellt, der lediglich aus einem einzigen Molekül und wenigen zusätzlichen Atomen besteht. Laut den Forschern ist das Verhalten dieses Transistors sehr ungewöhnlich und bietet interessante Aussichten.

Mit Hilfe eines STM als Werkzeug wurde eine Anordnung realisiert, die aus einem einzelnen organischen Molekül und mehreren positiv geladenen Atomen besteht. Die Anordnung wurde auf der Oberfläche eines Kristalls aus Indium-Arsenid mit Hilfe einer molekularen Strahl-Epitaxie aufgebracht. Zunächst wurden elektrische Gates mit Metall-Ionen platziert und dann das Molekül in der gewünschten Position angebracht. Das Molekül ist dabei nur schwach an das InAs-Substrat gebunden. Wenn man die Spitze des STM in die Nähe des Moleküls bringt und eine passende Spannung anlegt, tunneln einzelne Elektronen zwischen Spitze und Anordnung. Die nahebei platzierten geladenen Atome erzeugen ein Gate-Potential, das den Elektronenfluss und so den Ladungszustand des Moleküls steuert.

Laut den Forschern sind die per STM gebauten Transistoren perfekt und reproduzierbar genug, um die elementaren Vorgänge der Stromleitung bei einzelnen Molekülen auf einer grundlegenden Ebene zu untersuchen. Bei genügendem Verständnis dieser Vorgänge und deren Steuerung sowie der Exploration ungewöhnlicher Phänomene müsste es möglich sein, dermaßen kleine molekulare Transistoren mit herkömmlichen Halbleitertechniken zu kombinieren. Zum Forscherteam gehören Mitarbeiter des PDI (Paul-Drude-Institut), der Freien Universität Berlin, der NTT Basic Research Laboratories und des US Naval Research Laboratory. Siehe auch die Pressemeldung des Forschungsverbund Berlin.
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