Welche Rolle spielen Quanten-Effekte in den Halbleitern der Zukunft?

Den gegenwärtigen Stand der Entwicklung referiert Nobelpreisträger Klaus von Klitzing am 25. Januar 2000, 11.15 Uhr an der Universität des Saarlandes, Campus Saarbrücken, Großer Hörsaal der Chemie, Gebäude 23. Seinen Vortrag "Niedrigdimensionale Elektronensysteme: Vom Quanten-Hall-Effekt zum Einzelelektronen-Transistor" hält er im Rahmen eines DFB-Seminars des Saarbrücker Sonderforschungsbereichs "Grenzflächenbestimmte Materialien" (Sprecher ist der Physikrofessor für Experimentalphysik Dr. Dr. h.c. Stefan Hüfner).

Prof. Dr. Klaus v. Klitzing ist heute Direktor am Max-Planck-Institut für Festkörperphysik in Stuttgart. Den Nobelpreis für Physik hat er 1985 für die Entdeckung des Quanten-Hall-Effekts erhalten. Nachgewiesen hat er diesen Effekt erstmals 1980 an Hand eines Halbleiterbauelements namens MOS-FET (metall-oxide-semiconductor-field-effect-transistor). Seine Entdeckung besagt, dass elektronische Bauelemente in starken Magnetfeldern und unter der Extrembedingung tiefer Temperaturen in Abhängigkeit vom Magnetfeld Unstetigkeiten des elektrischen Widerstands aufweisen. Mit der klassischen Physik lässt sich dies nicht erklären, wohl aber mit der Quantenmechanik. Die von v. Klitzing gefundene Periodizität im Hallwiderstand beträgt ( h/e2), wobei h das Plancksche Wirkungsquantum und e die elektrische Elementarladung ist.

Die Entdeckung des Quanten-Hall-Effekts hat die Untersuchung von Quantenphänomenen in der Halbleiterphysik wesentlich beeinflusst. So wurde 1998 der Physik-Nobelpreis an drei Wissenschaftler für die Entdeckung einer Variante des Quanten-Hall-Effekts vergeben. Mit Horst Störmer war auch bei dieser Nobelpreisverleihung ein Deutscher beteiligt.

Experten sagen voraus, dass in etwa einem Jahrzehnt Quanteneffekte in Halbleitern bei der Konstruktion von Bauelementen eine bedeutende Rolle spielen werden. Der Saarbrücker Vortrag von Klaus von Klitzing gibt einen Überblick über den augenblicklichen Stand dieser Entwicklung.

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