Rechnen mit Lichtgeschwindigkeit

Neuartige Halbleitermaterialien sollen Computer künftig erheblich schneller machen. Daran arbeiten Physiker der Philipps-Universität im Rahmen eines Konsortiums, das für sein auf drei Jahre angelegtes Vorhaben 7,7 Millionen Euro vom Bundesforschungsministerium (BMBF) erhält. Projektkoordinator ist Professor Dr. Wolfgang Stolz vom Wissenschaftlichen Zentrum für Materialwissenschaften (WZMW).

Computer arbeiten bisher mit Rechengeschwindigkeiten von an die zwei Gigahertz - damit ist die Leistungsgrenze der elektronischen Datenverarbeitungssysteme erreicht. Eine optische Signalübertragung würde eine weitere Beschleunigung erlauben. „Es ist weltweit akzeptiert, dass die große Aufgabe darin besteht, Optik und Elektronik zu kombinieren“, sagt der Marburger Physiker Professor Dr. Stephan Koch, der dem Forschungsverbund angehört. Doch Silizium, das als Material für die Computerindustrie international fest etabliert ist, eignet sich nicht für optische Anwendungen.

Die Marburger Forscher haben deshalb nach Halbleitermaterialien gesucht, mit denen sich Laserlicht erzeugen lässt und deren Kristallgitter gleichzeitig zu Silizium passt. Aus diesem Ansatz ist in den vergangenen Jahren „ein komplett neuartiges Materialsystem entstanden“, sagt Koordinator Wolfgang Stolz. Die Wissenschaftler überschichten Siliziumscheiben mit einer Mischung aus Gallium, Stickstoff, Arsen und Phosphor, so dass die Gitterstrukturen perfekt übereinstimmen. „Marburg steht auf diesem Gebiet an der Spitze der Forschung weltweit“, erklärt Koch.

Das Ziel des Projektes ist es, den Prototypen eines Lasers auf Siliziumbasis zu erforschen und zu entwickeln – unverzichtbare Voraussetzung, um künftig Mikrochips zu produzieren, die opto-elektronisch funktionieren. Mit diesem Vorhaben setzte sich das Konsortium unter Marburger Leitung in der Ausschreibung des BMBF zum Thema "Neuartige optische Wirkprinzipien" durch – nicht zuletzt dank der erfolgreichen Vorarbeit, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert wurde. Der nun genehmigte Antrag sieht vor, dass die Verbundpartner unter anderem eine Herstellungsanlage für Silizium-basierte Laser entwickeln, „die künftig in einer Halbleiterfabrik stehen könnte“, so Stolz. An der Kooperation sind deshalb neben dem Fraunhofer-Institut für Festkörperphysik in Freiburg und der Ruhr-Universität Bochum auch Unternehmen beteiligt; darunter befinden sich unter anderem zwei Ausgründungen der Philipps-Universität, nämlich „NAsP III/V GmbH“ und „Dockweiler Chemicals GmbH“, außerdem die Firmen „Osram Opto-Semiconductors“, Regensburg und „Aixtron AG“, Aachen.

Weitere Informationen:

Ansprechpartner: Professor Dr. Wolfgang Stolz,
Leiter des Zentralen Technologielabors
Tel.: 06421 28-25694
E-Mail: wolfgang.stolz@physik.uni-marburg.de
Internet: http://www.uni-marburg.de/wzmw/ctl