Untersuchungen zur neuen Einzelflussquantenelektronik mit erhöhter Funktionsstabilität

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Hermann Uhlmann
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2006 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 31148386

Die supraleitende Einzelflussquantenelektronik nutzt die elementare Einheit des magnetischen Flusses - das Flussquant - als Träger der Information. Die kontrollierte Übertragung und Speicherung dieser Informationseinheiten ermöglicht sehr schnelle Logikschaltungen bei gleichzeitig extrem geringer Verlustleistung. Die erst 1985 formulierten Funktionsprinzipien beruhen sämtlich auf dem Josephson-Kontakt (JK) als Basiselement. Auf dieser Grundlage wurden bereits Digitalschaltungen mit über 10.000 Kontakten realisiert, dennoch besteht ein deutlicher Bedarf an gesteigerter Zuverlässigkeit und Stabilität der Funktion. - Die jüngste technologisch Entwicklung neuartiger ¿-Josephson-Kontakte stellt eine bedeutsame Erweiterung der Einzelflussquantenelektronik mit einem komplementären Bauelement dar. Ähnlich wie die p- und n-leitenden Transistoren in der CMOS-Halbleiterelektronik kann durch die innovative Kombination eines ¿- und eines klassischen Josephson-Kontaktes in einer supraleitenden Schleife eine bisher unerreichte Symmetrie in der Schaltung und dadurch eine deutliche Stabilitätsverbesserung der Funktion für komplexe Schaltungen erzeugt werden. Das Ziel des Vorhabens ist es, das Potential dieses revolutionären Ansatzes für die supraleitende Digitaltechnik insbesondere für die Anwendung in der schnellen Signalverarbeitung im ps-Bereich bei hoher Komplexität und Integrationsdichte zu untersuchen und zu erschließen. Auf der Basis einer Zusammenarbeit mit der Twente University, Enschede (NL) sollen dabei die neuen Möglichkeiten zur technischen Anwendung an charakteristischen Schaltungsstrukturen analysiert und die Leistungsfähigkeit demonstriert und bewertet werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Thomas Ortlepp