Veröffentlichung der Zusammenarbeit von Nano-TCAD-Gruppe und Forschern der UT Austin in Nature Materials
In Zusammenarbeit mit der UT Austin hat die PhD Studetin Manasa Kaniselvan aus der Nano-TCAD-Gruppe einen Artikel in Nature Materials veröffentlicht. Die Studie untersucht den Ursprung der Widerstandsschaltung in 2D-Materialien und präsentiert Ergebnisse, die für Nanobauteile in Anwendungen der nächsten Generation von Computerspeichern und Kommunikationstechnologien von Interesse sind.
Durch das Einbetten einer halbleitenden oder isolierenden Schicht zwischen zwei metallische Elektroden und das Anlegen eines elektrischen Feldes kann ihr Widerstand um Faktoren von teilweise mehr als 1000 verändert werden. Ein umgekehrtes elektrisches Feld bringt den Widerstand dann wieder auf seinen ursprünglichen Wert zurück. Diese Eigenschaft wird mit dem dielektrischen Durchbruch verglichen und zur Herstellung elektronischer Speichergeräte genutzt.
Während dieser Effekt zuvor in einer Vielzahl relativ dicker Materialien beobachtet wurde, die typischerweise in der Halbleiterfertigung vorkommen, konnte er kürzlich auch in zweidimensionalen (2D) Materialien nachgewiesen werden – was sehr vielversprechende für zukünftige nanoelektronische Technologien ist. Seit der Entdeckung des resistiven Schaltens in ultradünnen 2D-Verbindungen blieb jedoch eine zentrale Frage offen: Welche Art von atomaren Bewegungen kann in Materialien, die nicht dicker als 0,5 nm sind, Widerstandsänderungen in Grössenordnungen hervorrufen? Gemeinsam mit Forschern der UT Austin untersuchte die Nano-TCAD-Gruppe daher den Ursprung des Widerstandsschaltens in 2D-Materialien.
Die Wissenschaftler kombinierten Hinweise aus experimentellen Bildgebungsstudien mit theoretischen Erkenntnissen aus Ab-initio-Simulationen, um diese Frage zu beantworten. Ihre Ergebnisse werden nun in einem Übersichtsartikel in der renommierten Fachzeitschrift Nature Materials präsentiert, der eine grosse Menge an bisheriger Forschung zu 2D-resistiven Schaltbauelementen in einem konsistenten, atomistischen Modell der zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen zusammenfasst.
Die Autoren Manasa Kaniselvan, Yu-Rim Jeon, Marko Mladenovic, Mathieu Luisier und Deji Akinwande untersuchen insbesondere, wie diese Mechanismen in Form von Nanobauelementen für Anwendungen in der nächsten Generation von Computerspeichern und Kommunikationstechnologien genutzt werden können.
Mehr Informationen:
- Artikel in Nature Materials: externe Seite https://www.nature.com/articles/s41563-025-02170-5
- Website der Nano-TCAD Group: https://nano-tcad.ee.ethz.ch/the-group.html
Herzlichen Glückwunsch!