VO Zukünftige Speicher und Logikelemente

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Mündliche Prüfung

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Die Vorlesung vermittelt tiefergehendes Wissen aus dem Bereich der aktuellen Mikroelektronik sowie die zugrunde liegende Physik der Funktionsweise neuartiger Bauelemente für Speicherelemente und Applikationen.  Neuartige Konzepte für mikroelektronische Bauelemente und  die analytische und numerische Analyse einschlägiger Problemstellungen werden gelehrt. Die Studierenden verstehen die physikalischen Hintergründe und bekommen einen Überblick über Techniken von TCAD-Software zur Verbesserung der Eigenschaften von aufkommenden Bauelementen.

Die Studierenden bekommen einen Einblick in moderne Hochleistungs-MOSFETs für Ultraintegration. Besonderer Wert wird auf die Theorie und Technologie aktueller CMOS-Transistoren gelegt: 3D Tri-gate, SOI, Fin und nanowire FETs, single- und double gate-Bauelemente, sperrschichtfreie MOSFETs, FETs mit Germanium und III-V Halbleiter high-mobility-Kanälen.

 Als möglicher alternativer Freiheitsgrad für die Verarbeitung und nichtflüchtige Speicherung von Information wird Elektronen-Spin behandelt. Besonderer Wert wird hierbei auf die zugrundeliegende Physik der Funktionsweise von Spin-FET, Spin-MOSFET und anderer Spin-Transistoren gelegt.

Als Möglichkeit die Spinrelaxation zu verringern wird Silizium behandelt. Spin wird auch verwendet, um neue Speichermedien zu entwickeln. In modernen magnetischen Tunnelübergängen ist es möglich, die Magnetisierungsrichtung sehr schnell mittels rein elektrischer Signale umzuschalten. Dies macht Spin-Transfer-Drehmoment-Magnetspeicher zu einem perfekten Kandidaten, um  statische und dynamische CMOS-Speicher  zu ersetzen. Ein großer Vorteil des neuen Speichers ist, dass er, im Gegensatz zu CMOS-DRAM, keine Wiederauffrischung benötigt. Wie auch andere Arten von resistiven nichtflüchtigen Speichern, bewahrt ein magnetischer Speicher den Zustand, selbst wenn das Gerät ausgeschaltet ist.

Neue Theorien über Spin-Kommunikation, Spin Hall-Effekt, Anti-Ferromagnetische Materialien und Topologische Isolatoren für Spintronik-Anwendungen, Ansätze für universelle Speicher und Optoelektronische Bauelemente werden beschrieben.

  • LVA-Nummer: 360.231
  • ECTS: 3.0
  • Stunden: 2

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