Millennium Technologiepreis für innovative Beschichtung

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Dr. Tuomo Suntola erhält den höchstdotierten Technologiepreis der Welt für seine Atomlagenabscheidung (ALD) – eine Beschichtungstechnik in der Mikroelektronik. Die electronica gratuliert!

Alle zwei Jahre wird der angesehene Millenium Technologiepreis vergeben. Dieses Jahr standen 72 Innovationen und 105 Personen aus aller Welt zur Auswahl. Das Rennen machte der finnische Physiker Dr. Tuomo Suntola. Er nahm heute den Preis und einen Scheck über eine Million Euro vom finnischen Präsidenten entgegen.

Suntola entwickelte die Technologie bereits in den 1970er-Jahren, um dünne, elektrolumineszierenden Schichten für flache Anzeigen (Thin-Film Electroluminescent – TFEL) herzustellen. Über Schichtdicken im Nanometerbereich wurde damals noch nicht nachgedacht. Erst ab Mitte der 90er Jahre führte die technologische Entwicklung dazu, dass sich weltweit unzählige Forscher auf die für die Herstellung von Nanostrukturen optimale Methode stürzten.

Aktuell wird der globale Markt für Anlagen und Chemikalien zur Herstellung von ALD-Folien auf etwa zwei Milliarden US-Dollar geschätzt und der Marktwert der auf dem Verfahren beruhenden Verbraucherelektronik auf mindestens 500 Milliarden US-Dollar.

Extraschichten für die Mikroelektronik

Die von Suntola entwickelte Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition – ALD) erlaubt die Herstellung von Nanostrukturen, die unter anderem zu den enormen Leistungssteigerungen bei Computerprozessoren beigetragen haben. Mit ihr lassen sich extrem dünne, defektfreie und äußerst homogene Schichten abscheiden und etwa als Dielektrikum in Transistoren, Kondensatoren und nichtflüchtigen Speichern einsetzen. Wichtiges Merkmal sind dabei die hohen Dielektrizitätskonstanten, die dickere Isolatorschichten (Dielektrika) im Transistor ermöglichen. Dadurch können die Verlustströme – hervorgerufen durch quantenmechanische Effekte – drastisch verringert und damit insgesamt die Strukturgrößen des Bauteils verkleinert werden.

Das ALD-Verfahren ist grundsätzlich eine Modifizierung der chemischen Gasphasenabscheidung (Chemical Vapour Deposition – CVD). Allerdings mit dem Unterschied, dass der Prozess in separate Stufen aufgeteilt wird.

Multitalent ALD

ALD ist für zahlreiche Hightech-Bereiche entscheidend. Praktisch in allen aktuellen Computern und Smartphones stecken Komponenten mit den extrem dünnen, isolierenden oder leitfähigen Beschichtungen. IT-Geräte wurden so trotz ständig steigender Leistung stetig kleiner und preisgünstiger. Suntolas Innovation hielt damit nicht zuletzt das berühmte Moore’sche Gesetz am Leben. Wenn auch mittlerweile in modifizierter Form. Moore prognostizierte 1965, dass sich die Komponentenanzahl auf einem integrierten Schaltkreis etwa alle zwei Jahre verdoppelt, während ihr Preis ständig sinkt. Daraus wurde im Laufe der Jahrzehnte „Transistoranzahl pro Flächeneinheit“. Auch folgt die Intel-Roadmap seit 2016 nicht mehr der „selbsterfüllenden Prophezeiung“ von Moore.

Aber nicht nur die IT ist dankbarer Abnehmer von ALD-Folien. Für medizinische Instrumente und Beschichtung von Implantaten konnten ebenso vielversprechende Ergebnisse erzielt werden. Start-ups versuchen sogar die Technologie für die kontrollierte Freisetzung von Wirkstoffen im menschlichen Körper kommerziell nutzbar zu machen. Darüber hinaus hat die Technologie das Potential die Leistung von Solarkollektoren, LED-Leuchten und Lithiumbatterien für Elektroautos zu optimieren. Schon in Gebrauch sind die Folien in optischen Anwendungen und auf Uhren und Silberschmuck zur Korrosionsvorbeugung.

Der Millennium Technologiepreis

Der Preis wurde nach einer Initiative von Finnlands Regierung zum ersten Mal 2004 an den britischen Physiker Sir Tim Berners-Lee vergeben, den Erfinder des World Wide Web. Die Anerkennung soll bahnbrechende technologische Innovationen, welche die Lebensqualität der Menschen verbessern und nachhaltige Entwicklung fördern, belohnen.

 

 

Millennium Technology Prize Tuomo Suntola

The Finnish physicist Dr. Tuomo Suntola ultimately won the Millennium Technology Prize. (Image: Millennium Technology Prize ).