Spintronik für den Hausgebrauch: RUB-Forscher erhält VDE-Promotionspreis 2006

Konventionelle Computerchips stoßen in den nächsten Jahren an ihre Grenzen. Auf Basis klassischer Technologien ist der Leistungshunger moderner Software auf Dauer nicht mehr zu stillen, ohne dass dabei der Stromverbrauch explodiert.

Eine Lösung hat der Bochumer Forscher Dr.-Ing. Nils Gerhardt in seiner Dissertation entwickelt. Er nutzt eine weitere Eigenschaft der Elektronen: ihre Eigendrehung. Mit Hilfe dieses „Spins“ lassen sich Halbleiterbauelemente mit neuen, verbesserten Eigenschaften realisieren. Dr. Gerhardt ist ein entscheidender Durchbruch gelungen, um Spinbauelemente herzustellen, die bei Raumtemperatur funktionieren. Das könnte ein bedeutender Fortschritt auf dem Weg zur Computertechnologie von morgen sein.

Preisverleihung in Aachen

Für seine herausragende Doktorarbeit „Optische Verstärkung und spin-kontrollierte Emission von Halbleiterlasern“ erhält Dr. Gerhardt heute den Promotionspreis 2006 des VDE (Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik). Der Preis ist mit 3.000 Euro dotiert. Er wird auf dem VDE-Kongress 2006 in Aachen verliehen (16 Uhr, Eurokongress). Mitveranstalter des Festaktes zur Preisverleihung ist die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RUB.

Das vielfältige Elektron

Zurzeit funktionieren alle elektronischen Geräte von der Uhr bis zum Computer, indem elektrische Ladungen – die Elektronen – fließen. Das Konzept der Spintronik beruht darauf, neben der Ladung eine weitere Eigenschaften von Elektronen, den „Spin“ auszunutzen. Das Elektron rotiert um die eigene Achse links- oder rechtsherum, vergleichbar mit einem angeschnitten gespielten Fuß- oder Tennisball. Da das Elektron Ladung trägt, entsteht durch die Rotation ein kleiner Magnet, der zwei verschiedene Einstellrichtungen haben kann. Diese lassen sich als Informationsträger nutzen.

Verschiedene Verfahren kombiniert

Die Spintronik – eine Variante der Quantenelektronik – birgt ein gewaltiges Potenzial für zukünftige Innovationen. Diese Eigenschaft der Elektronen technologisch zu nutzen, war bisher jedoch nur bei extrem tiefen Temperaturen und mit Hilfe wandschrankgroßer, supraleitender Magneten möglich. Beides sind Bedingungen, die Massenanwendungen im Wege stehen. Zusammen mit einen Team des Sonderforschungsbereichs 491 an der Uni Bochum und der Uni Duisburg-Essen konnte Dr. Nils Gerhardt nun erstmals optoelektronische Spinbauelemente entwickeln, die einen Betrieb bei Raumtemperatur und ohne externe Magneten erlauben. Der Clou des Konzepts ist die Kombination verschiedener Technologien: Es verbindet konventionelle Elektronik mit Opto- und Spinelektronik. Mit den gekoppelten Verfahren aus Lichtverstärkung und Spin-Injektion lässt sich der Spin-Effekt nachweislich verstärken und somit effizienter ausnutzen.

Transfer von Grundlagenforschung

Auch in Zukunft beschäftigt sich Dr. Nils Gerhardt mit dem Transfer von Grundlagenforschung in die Produkte von morgen. Zusammen mit einem Partner hat er die Firma photonIQ GbR gegründet, um aktuelle optische Technologien für Unternehmen anzubieten und nutzbar zu machen. photonIQ setzt als Ausgründung aus der AG Optoelektronische Bauelemente die Liste der erfolgreichen Spin-Offs der RUB fort.

Weitere Informationen

Dr. Nils Gerhardt, photonIQ GbR, Tel. 0234/5864690, Gerhardt@photonIQ.de, Internet: http://www.photonIQ.de/

Prof. Dr. Martin Hofmann (Betreuer der Dissertation), Arbeitsgruppe Optoelektronische Bauelemente und Werkstoffe, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RUB, Tel. 0234/32-22259, E-Mail: Martin.Hofmann@rub.de, Internet: http://www.opto.rub.de/