Langes Speichern und schnelles Schreiben sollen mit neuen an der TU Berlin entwickelten Speichertechnologien in Zukunft möglich sein. Prof. Dr. Dieter Bimberg vom Institut für Festkörperphysik und seine Arbeitsgruppe erhalten für ihr Vorhaben der angewandten Grundlagenforschung „Entwicklung von hochfunktionalen Speichern auf Basis von Verbindungshalbleitern“ (HOFUS) vom Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung (BMBF) ab November 2011 mehr als 1,6 Millionen Euro. Das BMBF fördert dieses Projekt im Rahmen seines „bridge the gap“-Programms „Validierung des Innovationspotentials wissenschaftlicher Forschung“ (VIP) mit einer der höchsten bisher im Rahmen dieses Programms vergebenen Bewilligungssummen.

TU-Professor Bimberg erforscht und entwickelt mit seiner Arbeitsgruppe Speichermedien auf der Basis selbstorganisierter Quantenpunkte. Das sind nanometergroße Einschlüsse eines Halbleitermaterials in einem anderen Halbleitermaterial. Sind die Materialien richtig gewählt, können Ladungsträger, und damit Informationen, sehr lange darin gespeichert werden. Durch die Verwendung von Verbindungshalbleitern steht eine große Auswahl von Materialkombinationen zur Verfügung, so dass die hier entscheidenden Eigenschaften der Quantenpunkte wie zum Beispiel die Speicherzeit der Speicherzelle gezielt eingestellt werden können.

Diese Nanoflash Speicher sollen die positiven Funktionalitäten der beiden Speichertypen Flash und DRAM kombinieren. Der Markt für Halbleiterspeicher wird heutzutage von diesen zwei Arten dominiert. In den Arbeitsspeichern sämtlicher Computer kommt der schnelle, aber seine Information in wenigen Millisekunden verlierende DRAM (Dynamic Random Access Memory) zum Einsatz. In mobilen Anwendungen (USB-Sticks, MP3-Playern, Tablet-PCs) hingegen, bei denen ein permanentes Speichern von Informationen benötigt wird, wird der Flashspeicher verwendet. Die Konstruktionsweise dieser beiden Speicherarten ist grundsätzlich verschieden. Das macht den einen schnell, aber „flüchtig“ und energieverschlingend, den anderen „nicht-flüchtig“ und mit einer Speicherzeit von mehr als 10 Jahre ohne Energiezufuhr, aber langsam. Eine Konvergenz beider Speichertypen ist auf Basis etablierter Technologien bisher nicht in Sicht. Heute müssen Konzepte entwickelt werden, welche zu neuartigen Funktionalitäten führen und einen Hybriden von Flash und DRAM ermöglichen.

Im Rahmen des Projektes HOFUS an der TU Berlin soll nun die technische Machbarkeit und das wirtschaftliche Potential des quantenpunkt-basierten Speicherkonzeptes nachgewiesen werden. Dabei kommen neue Materialkombinationen zum Einsatz, die zu mehr als 10 Jahren Speicherzeit bei Raumtemperatur führen sollen. Um die Skalierbarkeit des Konzeptes zu demonstrieren, werden Speicherzellen entwickelt, die nur noch wenige Quantenpunkte mit ganz wenigen Ladungsträgern als Speichereinheit aufweisen. Dies ist auch ein wichtiger Schritt in Richtung Energieeffizienz von Bauelementen.

Weitere Informationen erteilen Ihnen gern: Prof. Dr. Dieter Bimberg
und Tobias Nowozin, Technische Universität Berlin, Fakultät II Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Festkörperphysik, Tel.: 030/314-22783, E-Mail: bimberg@physik.tu-berlin.de

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