Darstellung des Grundbausteins zukünftiger Lichtwellen-Elektronik: ein Nanometer großer dielektrischer Schaltkreis, der durch sichtbares Licht gesteuert wird. – Grafik: Dr. Christian Hackenberger, LMU München
Ein Nanometer großer dielektrischer Schaltkreis, gesteuert durch sichtbares Licht – Grafik: Dr. Christian Hackenberger, LMU München
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  • Forschung

Lichtpulse steuern elektrische Signale:10.000 mal schneller als elektronische Transistoren

Bis zu 100 Milliarden Schaltvorgänge können heutige Transistoren aus Silizium in einer Sekunde ausführen. Münchener Wissenschaftler zeigten nun in zwei Grundlagenexperimenten, dass mit Hilfe extrem kurzer Laserpulse moderater Energie auch nichtleitende Materialien für solche Schaltvorgänge genutzt werden könnten. Damit wären etwa 10.000 mal schnellere Schaltfrequenzen realisierbar.

Hochleistungslaser schneiden selbst dicke Stahlplatten wie Butter. Extrem kurze Laserpulse moderater Energie verschieben in nichtleitenden Materialien nur die Elektronen, zerstören das Material aber nicht.

Wissenschaftler um Professor Ferenc Krausz, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenphysik und Reinhard Kienberger, Physikprofessor der Technischen Universität München (TUM), zeigten nun, dass sich in nichtleitenden Materialien durch extrem kurze Laserpulse Ströme induzieren lassen, die sich um einen Faktor 10.000 mal schneller schalten lassen, als die bisher schnellsten Halbleitertransistoren. Die Schaltfrequenzen könnten so von derzeit bis zu 100 Gigahertz bis in den Petahertz-Bereich erweitert werden.

Die Forschungsarbeiten wurden unterstützt aus Mitteln des Exzellenzclusters Munich-Centre for Advaned Photonics (MAP), der Max-Planck-Gesellschaft und des U.S. Department of Energy.

Originalpublikation:

1) Agustin Schiffrin, Tim Paasch-Colberg, Nicholas Karpowicz, Vadym Apalkov, Daniel Gerster, Sascha Mühlbrandt, Michael Korbman, Joachim Reichert, Martin Schultze, Simon Holzner, Johannes V. Barth, Reinhard Kienberger, Ralph Ernstorfer, Vladislav S. Yakovlev, Mark I. Stockman, and Ferenc Krausz
Optical-field-induced current in dielectrics
nature, Advanced Online Publication, 5. Dezember 2012, DOI: 10.1038/nature11567

2) Martin Schultze, Elisabeth M. Bothschafter, Annkatrin Sommer, Simon Holzner, Wolfgang Schweinberger, Markus Fiess, Michael Hofstetter, Reinhard Kienberger, Vadym Apalkov, Vladislav S. Yakovlev, Mark I. Stockman, and Ferenc Krausz
Controlling dielectrics with the electric field of light
nature, Advanced Online Publication, 5. Dezember 2012, DOI: 10.1038/nature11720

Kontakt:

Prof. Dr. Reinhard Kienberger
Technische Universität München
Physik-Department, E11
James Franck Straße, 85748 Garching, Germany
Tel.: +49 89 289 12840, Fax: +49 89 289 12838
E-MailInternet

Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Tel.: +49 89 32905 731, Fax: +49 89 32905 361
Internet

Technische Universität München

Corporate Communications Center Dr. Andreas Battenberg
battenberg(at)zv.tum.de

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