BFO - Ein besonderes Material

Bismuteisenoxid (BiFeO₃, BFO) – ein Material mit veränderbaren Eigenschaften für verschiedene elektronische Anwendungen

Die Mikroelektronik und die damit verbundene Digitalisierung aller Lebensbereiche hat unsere Lebens- und Arbeitswelt verändert wie kaum eine andere Technologie zuvor. Wesentliche Treiber sind die exponentiellen Fortschritte bei der Hardware: Nach dem sog. Mooreschen Gesetz verdoppelt sich die Integrationsdichte auf Schaltkreisen ca. alle 18 Monate. Für zukünftige Entwicklungen wird das nicht mehr reichen. Hier sind unter dem Stichwort More-Than-Moore neue Materialien gefragt, welche die CMOS-Technologie perspektivisch ergänzen. Bismut-Eisen-Oxid (BiFeO₃, BFO) ist ein solches Material mit sehr attraktiven Funktionalitäten.

BFO-Dünnfilme mit metallischen Elektroden erlauben das nichtflüchtige Schalten des Widerstandes bzw. der Kapazität. Die BFO-Schicht besitzt dabei eine flexible Barrierenhöhe, welche analog, schnell und energieeffizient durch Anlegen eines Spannungspulses langzeitstabil eingestellt wird. Diese  neuartigen Eigenschaften entfalten sich ohne einen Elektroformierungsschritt bis zu Temperaturen von 120°C. Die technologische Machbarkeit der wenigen, verfahrenstechnisch notwendigen Prozess-schritte zur Integration in bestehende CMOS-Technologien wurde im halbindustriellen Maßstab belegt und die Skalierung auf 4“-6“-Wafer mit CMOS-kompatiblen, metallisch leitenden Elektroden gezeigt.

Damit eröffnet BFO vielfältige Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Informations- und Kommnukationstechnologien auf CMOS-Basis. Aus heutiger Sicht können die folgenden Anwendungsfelder besonders vom Material BFO  profitieren:

• Hardware-basierte Kryptographie
• Energieeffiziente Photo- und Teilchendetektoren
• Neuromorphe Schaltungen

Die BFO-Plattform als auch die vorgeschlagenen Anwendungen sind patentgeschützt.