Elektronik aus Supraleitern: Dünne Filme aus Magnesiumdiborid ebnen den Weg

Festkörper Nano

	05-09-2002 Elektronik aus Supraleitern: Dünne Filme aus Magnesiumdiborid ebnen den Weg 05-09-02 University Park (USA) - Händeringend suchen Physiker nach "heißen" Supraleitern, die weit oberhalb von minus 269 Grad Celsius Strom ohne Widerstand leiten. Mit der einfachen und vor allem günstigen Verbindung Magnesiumdiborid (MgB2) kennen die Forscher seit einem guten Jahr einen vielversprechenden Kandidaten, um elektronische Schaltungen auf Supraleiterbasis aufzubauen. US-Forscher entwickelten nun eine neue Methode, diesen Supraleiter in dünnen und glatten Filmen herzustellen und berichten darüber in der Erstausgabe des Fachblatts "Nature Materials". Magnesiumdiborid leitet bereits bei minus 234 Grad Celsius elektrischen Strom ohne jeden Widerstand. Um die in Geräten verwertbaren dünnen Filme zu erhalten, verdampfen Xiaoxing Xi und seine Kollegen von der Pennsylvania State University das Metall Magnesium bei rund 700 Grad. Diesen Metalldampf leiten sie in eine Wolke aus Diboran, einer Verbindung aus Bor und Wasserstoff. Magnesium- und Bor-Atome verbinden sich dabei unter hohem Druck und lagern sich in extrem dünnen Schichten auf eine harte Oberfläche ab. Mit einer neuen Methode lassen sich sehr glatte und nahezu fehlstellefreie Magnesiumdiborid-Schichten herstellen. (Quelle: Xiaoxing Xi, PennState University) Dieser Supraleiter-Film übertrifft in seiner Qualität alle Ergebnisse bisheriger Versuche, dünne Schichten herzustellen. Er ist sowohl ausgesprochen glatt als auch nahezu frei von Fehlstellen, welche die Supraleitung zusammenbrechen lassen könnten. Damit bildet dieser Film gute Voraussetzungen, um eine Elektronik mit Supraleitern zu entwickeln. Experten gehen davon aus, dass damit deutlich schnellere Rechenprozesse möglich werden als mit der heutigen Silizium-Technologie. Bisher finden sich Supraleiter in starken Elektromagneten der Teilchenbeschleuniger oder in hoch empfindlichen Kernspin-Tomographen, die kleinste Magnetfelder detektieren können. Diese so genannten "SQUIDS" bauen meist auf dem Metall Niob auf, das bei minus 269 Grad in den supraleitenden Zustand übergeht. Bestimmte Keramiken aus speziellen Kupferoxiden übertreffen Magnesiumdiborid zwar locker in der Sprungtemperatur, sind aber eher spröde und relativ kompliziert und teuer herzustellen. MgB_₂ füllt demnach gut die Lücke zwischen diesen beiden Materialgruppen. Mit der weiteren Entwicklung der Herstellungsprozesse könnte die relativ einfache Verbindung schnell ihren Weg in erste technische Anwendungen finden. Jan Oliver Löfken, Wissenschaft aktuell Weitere Infos: Quelle X. Zeng et al., In situ epitaxial MgB_₂ thin films for superconducting electronics, Nature Materials 1, 35 (2002) http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nmat703 Forscher: Xiaoxing Xi, Tel: +1-814-863-5350, E-Mail: xxx4@psu.edu Penn State University: http://www.psu.edu/ Department of Physics: http://www.phys.psu.edu/ Entdeckung von MgB2 als Supraleiter: J. Nagamatsu et al., Superconductivity at 39 K in magnesium diboride, Nature 410, 63 (2001) http://www.nature.com/doifinder/10.1038/35065039
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