Nanoelektronik

In kaum einer Technologiebranche ist der weltweite Wettbewerb so herausfordernd wie in der Mikroelektronik. Rasant anwachsende Leistungsfähigkeit und stetige Miniaturisierung charakterisieren dabei seit Jahrzehnten die Entwicklung. Die Leistung neuer Computerchips verdoppelt sich etwa alle zwei Jahre. Immer mehr Transistoren finden auf einem Mikroprozessor Platz. Waren es auf dem ersten 1971 von Intel auf den Markt gebrachten Prozessor gut 2.000 Transistoren, so sind es heute mehrere Milliarden. Neue Verfahren für die Miniaturisierung der Bauteile werden in weltweiten Verbünden von Hochschulen und Industrie entwickelt.

Durch die stetig wachsende Integrationsdichte mikroelektronischer Komponenten sind die Strukturgrößen auf Silizium-Chips inzwischen wenige Nanometer klein. Damit gewinnen zusätzliche physikalische Effekte (Quanteneffekte) zunehmend an Bedeutung. Einerseits begrenzen diese Effekte die weitere Miniaturisierung herkömmlicher Bauelemente. Neuartige Bauelementkonzepte jedoch nutzen diese Effekte und ermöglichen immer leistungsfähigere und energieeffizientere integrierte Schaltkreise auf einem Mikrochip. Man spricht in diesem Zusammenhang von „Nanoelektronik“.

Im Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Hochschule Mittelhessen ist die Nanoelektronik fester Bestandteil der Forschung und Lehre. Eine Einführung in das Thema "Nanoelektronik" und deren Technologien gibt die gleichnamige Vorlesung, welche für Studierende des Bachelorstudiengangs „Elektrotechnik und Informationstechnik“ (ELI) als Pflichtveranstaltung in der Vertiefungsrichtung "Elektronik" angeboten wird und von allen anderen Bachelor-Studierenden als Wahlpflichtfach belegt werden kann. Begleitend zur Vorlesung werden die Inhalte durch praktische Arbeiten unter Verwendung kommerzieller Software-Tools zur Finiten-Elemente-Simulation von Nanostrukturen vertieft. Im Masterstudiengang „Elektro- und Informationstechnik“ (EIT) wird im Pflichtfach "Festkörperelektronik" eine tiefergehende Betrachtung der Physik nanostrukturierter Bauelemente gelehrt. Im begleitenden Wahlpflichtfach „Bauelementesimulation FEM“ können Studierende eigenständig nanoelektronische Bauelemente nach der Finite-Elemente-Methode simulieren, auswerten und interpretieren.

Die AG Nanoelektronik/Bauelementmodellierung im Kompetenzzentrum für Nanotechnik und Photonik bearbeitet in Kooperation mit europäischen Forschergruppen Projekte auf dem Gebiet der Simulation und Modellbildung nanoelektronischer Komponenten. Und Sie gibt Studierenden die Möglichkeit, in Form von Studien- oder Abschlussarbeiten zur Forschungsarbeit beizutragen und Kenntnisse auf den Gebieten des Entwurfs und der Simulation mikroelektronischer Systeme, der Funktion und Technologie elektronischer Bauelemente sowie ihrer mathematischen Beschreibung zu vertiefen.