Den Physik-Nobelpreis erhalten die IT-Forscher Zhores I. Alferov, Herbert Kroemer und Jack S. Kilby - wissenschaft.de
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Den Physik-Nobelpreis erhalten die IT-Forscher Zhores I. Alferov, Herbert Kroemer und Jack S. Kilby

Chips, Laserdioden und schnelle Transistoren – die Königliche Schwedische Akademie der Wissenschaften vergibt den diesjährigen Physik-Nobelpreis für die grundlegenden Erfindungen der modernen Informationstechnologie. Zhores I. Alferov vom A. F. Ioffe physikalisch-technischen Institut in St. Petersburg und der gebürtige Deutsche Herbert Kroemer von der Universität Kalifornien haben das Prinzip der geschichteten Halbleiter erfunden und daraus schnelle Transistoren und Laserdioden entwickelt. Jack S. Kilby von der Firma Texas Instruments in Dallas gilt als Vater des Mikrochips. Ihm teilte die Schwedische Akadamie die Hälfte der Preissumme zu.

Geschichtete Halbleiter, sogenannte Heterostrukturen, bestehen aus alternierenden Schichten aus Galliumarsenid und Aluminium-Galliumarsenid. Diese Schichten sind ganz dünn, teilweise nur wenige Atome dick. Aufbauend auf dieser Struktur schlug Kroemer 1957 ? zehn Jahre nach Erfindung des Transistors – den Heterotransistor vor. Er ist etwa 100 mal schneller als der klassische Transistor. Heute arbeiten die schnellen Bauteile von Kroemer in Telekommunikations-Satelliten und in Basisstationen der Mobiltelefonie.

Das Prinzip der Laserdioden mit Heterostrukturen entwickelten Alferov und Kroemer 1963 unabhängig voneinander. Alferov jedoch gelang die technische Umsetzung zuerst. Um 1970 kam der technologische Durchbruch: Die Laserdioden konnten jetzt kontinuierlich bei Raumtemperatur arbeiten. Damit war das Tor zu unzähligen Anwendungen geöffnet: Laserdioden treiben Informationen durch Glasfaserkabel. Sie arbeiten in CD-Playern und Strichkodlesern, aber auch in Auto-Bremslichtern und Verkehrsampeln.

Die integrierte Schaltung, der Mikrochip, ist wohl die technologische Erfindung des Jahrhunderts. Kein Computer, keine Waschmaschine, keine Autos kommen heute noch ohne die leistunsstarken Halbleiterstrukturen aus. Anfang der 50er Jahre wurde das Konzept entwickelt. Doch erst die beiden Jungingenieure Jack S. Kilby und Robert Noyce demonstrierten, dass Mikrochips tatsächlich technologisch realisierbar sind. Dazu mussten die Forscher viele physikalische und technische Hindernisse aus dem Weg räumen, etwa das Problem, wie man nur wenige Atome dicke Schichten herstellen kann. Noyce starb 1990, weshalb ihm die Schwedische Akademie keinen Nobelpreis mehr zusprechen konnte.

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Marcel Falk
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