Prinzipien und fundamentale Operationsgrenzen einer neuen hochintegrierbaren schnellen Impulselektonik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hermann Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5125422

Die supraleitende Flussquantenlogik nutzt die schnelle intrinsische Dynamik von Josephson-Kontakten, um extrem schnelle digitale Schaltungen mit einer äußerst geringen Schaltleistung zu realisieren. Durch die Einbettung der Josephson-Kontakte in supraleitende Ringe mit einer sehr kleinen Induktivität wird die einzigartige Eigenschaft der Flussquantisierung genutzt, um die Schaltungen mit ihren extrem niedrigen Schaltenergien zu stabilisieren, da jede Änderung der Phase der Josephson-Kontakte mit der Erzeugung oder der Vernichtung eines magnetischen Flussquantes verbunden ist. Die minimal erreichbare Schaltzeit ist urmiittelbar mit der Energielücke der Supraleiterelektroden verknüpft. Deshalb haben Materialien mit hoher Sprungtemperatur ein ausgesprochen hohes Potenzial für diese Schaltelemente. Die internationalen Arbeiten konzentrieren sich auf metallische Supraleiter, da deren Technologie wesentlich weiterentwickelt ist und bereits komplexere Schaltungen realisiert werden können. Nachdem in dem vorangegangenem Projekt gezeigt werden konnte, dass im Temperaturbereich zwischen 20 K - 30 K ausreichend kleine Bitfehlerraten erreicht werden können, sollen in diesem Projekt digitale Grundzellen mit Hochtemperatur-Supraleitern entwickelt, hergestellt und getestet werden. Das Ziel besteht darin, die HTSL-Technologie so weiterzuentwickeln, dass Grundzellen für hochintegrierbare Schaltungen hinsichtlich ihrer minimal erreichbaren Schaltzeiten untersucht und optimiert werden können. Die Arbeiten sollen sich auf die Entwicklung einer Submikrometer-Technologie zur Herstellung der aktiven und passiven Bauelementestrukturen und der Aufklärung des optimalen Parameterbereiches für eine korrekte digitale Funktion der Grundzellen konzentrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen