Der Bedarf an immer leistungsfähigeren und effizienteren integrierten Schaltkreisen führte in den vergangenen Jahrzehnten zu einer kontinuierlichen Erhöhung der Integrationsdichte von CMOS-Bauteilen (CMOS = Complementary Symmetry-Metal Oxide Semiconductor). Etwa alle zwei Jahre konnte die Integrationsdichte verdoppelt werden (Mooresches Gesetz). Diese Entwicklung stößt seit dem Jahr 2000 aber immer mehr an ihre physikalischen Grenzen. Die zweijährige Verdopplung der Leistungsfähigkeit konnte danach nur durch intelligentere Rechenarchitektur wie Mehrfachkerne, spezialisierte Prozessoren und Aufbau von 3D-Strukturen realisiert werden. Aus heutiger Sicht könne eine Weiterentwicklung der Elektronik jedoch durch die Magnonik erfolgen: Transistoren, die Informationen nicht mehr über Elektronen, sondern über Spinwellen beziehungsweise ihre Quanten, den Magnonen, übertragen, erzeugen nur circa 10 % der Verlustwärme elektronischer Transistoren, da für die Änderung von Spinzuständen der Magnonen kaum Energie benötigt wird. Sie können außerdem bis in den Terahertz-Bereich eingesetzt werden. Als Wellenleitermaterial für die Spinwellen hat sich die vergangenen Jahrzehnte Yttrium-Eisen-Granat (YIG) als elektrisch isolierendes Material mit ausgezeichneten magnetischen Dämpfungseigenschaften in wissenschaftlichen Arbeiten zur Magnonik bewährt. Innovent e.V. ist im Bereich der mittels Kristallzucht hergestellten YIG-Schichten an den weltweit führenden Forschungsvorhaben für magnonische Bauelemente beteiligt. In der Abteilung "Physikalische Technologien" befassen sich die Forscher zudem mit Methoden der physikalischen Gasphasenabscheidung zur Herstellung dünner Schichten. Zusammen mit dem Forschungsbereich "Magnetische und Optische Systeme" arbeiten sie gegenwärtig daran, neben den mittels Kristallzucht erzeugten YIG-Schichten auch Schichten mittels dc-Sputtertechnologie herzustellen. Dies hat den großen Vorteil, die Schichtabscheidung perspektivisch auch auf etablierte Substratmaterialien wie Silizium und auf größere Substratgrößen übertragen zu können.
Forschungsprojekt "PlasMagnon" gestartet
Zum Jahresende 2022 erhielt Innovent eine Förderzusage im Rahmen der Richtlinie des Freistaats Thüringen zur Förderung der Sicherung und Gewinnung von hochqualifiziertem Personal für Forschung und Entwicklung und Innovationen – Förderung von Forschungsgruppen. Der Start des Projektes "PlasMagnon – Skalierbare plasmabasierte Prozesse zur Erzeugung flächiger Yttrium-Eisengranat (YIG)-Dünnschichten als Basismaterial für magnonische Datenverarbeitungs-Bauelemente" erfolgte zum 1. Januar 2023. Mit der Bewilligung des Projektes wird Innovent e.V. in die Lage versetzt, in den kommenden drei Jahren weiter gezielt an der Erarbeitung der technischen Voraussetzungen zur Bereitstellung von YIG-Schichten mittels Gasphasenabscheidung zu arbeiten.
Autor(en): wi
