Neue Elektronik trotzt höllischer Hitze
Von USC-Forschern entwickelter Memristor eignet sich für Einsätze im All und bei Tiefbohrungen
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TEM-Querschnittsbild und EELS-Kartierung der Elemente W, Hf und C (Bild: Science) |
Los Angeles (pte013/01.04.2026/11:35)
700 Grad Celsius, fast so heiß wie flüssige Lava, hält ein neuer Memristor aus, den ein Team der University of Southern California (USC) entwickelt hat. Memristoren sind mikroelektronische Bausteine, die rechnen können wie Mikroprozessoren und Daten speichern. Sie sind für besonders schnelle Datenverarbeitung geeignet, weil die Wege zwischen Rechen- und Speichereinheit extrem kurz sind, beim Datenaustausch also sehr schnell überbrückt werden. Die Forscher stellten ihre Entwicklung in der Fachzeitschrift "Science" vor.
Option für Verbrenner
Der neue Chip ist ideal für Anwendungen im Weltraum, bei denen oft hohe Temperaturen herrschen, wenn Bauteile der direkten Sonnenstrahlung ausgesetzt sind. Sie könnten auch auf der Erde genutzt werden, etwa um Tiefbohrungen zu begleiten, bei denen in mehreren Kilometern Tiefe höllische Temperaturen erreicht werden. Auch in Verbrennungsmotoren wie Flugzeugturbinen ist ein Einsatz denkbar.
Bisher müssen elektronische Bauelemente aufwändig gekühlt werden, damit sie funktionsfähig bleiben. So benötigen Rechenzentren den größten Teil ihres Stromverbrauchs für die Kühlung der Prozessoren.
"Man kann es als Revolution bezeichnen", betont USC-Forscher Joshua Yang, der den Chip mit seinem Kollegen Jian Zhao hergestellt hat. Der Chip, der auf einem Wafer aus Siliziumoxid aufgebaut wird, ähnelt einem Sandwich. Die obere Schicht besteht aus Wolfram, dem Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt aller Elemente. Hafniumoxid, eine Keramik, bildet die mittlere Schicht und Graphen die untere. Das Ergebnis ist ein Bauelement, das Daten bei mehr als 700 Grad über 50 Stunden lang ohne Auffrischung speicherte und mehr als eine Milliarde Schaltzyklen schadlos überstand.
Graphen verhindert Kurzschlüsse
Yang und Zhao fanden außerdem heraus, warum ihr Chip so gut funktionierte. Sie wussten, dass in normaler Elektronik die Hitze dazu führt, dass die Metallatome in der oberen Elektrode langsam zur unteren Elektrode wandern. Das führt zu einem Kurzschluss, der die Elektronik zerstört. Hitze lässt auch Wolfram-Atome wandern, doch die Graphenschicht stößt sie ab, ehe es einen Kurzschluss geben kann, und das Wolfram wandert dorthin zurück, wo es hergekommen ist.
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