Forschung für Rechner der Zukunft Das Oxid-Cluster in Jülich entwickelt Datenspeicher und Prozessoren

In einem neuen Labor im Peter Grünberg Institut wollen Jülicher Forscher elektronische Materialien für eine neue Generation von Datenspeichern und Prozessoren entwickeln. Rund 3,7 Millionen Euro sind in den Aufbau des „Oxid-Cluster“ geflossen, darunter 940.000 Euro Sonderförderung des BMBF.

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Das Oxid Cluster soll einzigartige Möglichkeiten zur Erforschung elektronischer Materialien für eine neuartige Generation von Datenspeichern und Prozessoren bieten. Drei Jahre sind unter Leitung der Jülicher Professorin Regina Dittmann in den Aufbau investiert worden. Nun hat der Parlamentarische Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), MdB Thomas Rachel, das Labor eingeweiht.

Einige der komplexen Sauerstoff-Verbindungen von Metalloxiden weisen den Effekt auf, dass sich ihr elektrischer Widerstand durch eine einmal angelegte Spannung dauerhaft erhöht oder verringert. Diese so genannten memristiven Materialzustände lassen sich als Miniatur-Schalter für elektrische Bauelemente nutzen – und gelten daher als mögliche Nachfolger von herkömmlichen Halbleiter-Transistoren aus Silizium.

Neben „0“ und „1“ könnten die neuartigen Bauteile auch Zwischenzustände verarbeiten. Damit wären sie nach Darstellung des Labors perfekt geeignet zum Aufbau lernfähiger Systeme nach dem Vorbild biologischer Synapsen im menschlichen Gehirn.

Mehr als Nullen und Einsen

Was auf der Nanoskala solcher neuartigen Bauteile auf der Basis von Metalloxiden passiert, ist bisher nur zum Teil verstanden. Der Einsatz des Oxid-Clusters wird es den Forscherinnen und Forschern des Peter Grünberg Instituts ermöglichen, fundamentale Fragestellungen zu klären und wichtige Erkenntnisse zu gewinnen, mit denen sich die Herstellungsprozesse und der Aufbau zukünftiger Logik- und Speicherelemente auf der Basis von Metalloxiden optimieren lassen.

In dem neuen Labor können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die empfindlichen Oxid-Schichten unter anderem erstmals während des Wachstums und unmittelbar nach verschiedenen Schaltvorgängen untersuchen. Der Kontakt mit Luft würde das Material sofort beeinträchtigen.

Im Oxid-Cluster sind verschiedene Beschichtungsplätze daher durch fest verschraubte Rohre mit Mikroskopen und Spektroskopen verbunden. So können die empfindlichen Schichten auf Schlitten im Ultrahochvakuum vom Ort ihrer Herstellung zur Mess- oder Beobachtungsstation transportiert werden.

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