Nanoengineering-System
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Gerät wurde vorwiegend eingesetzt für die Projekte „MultidomailN plAtform for iNtegrated MOre‐tHan‐MoEor/Beyond CMOS systems charActerisation & diagnosTics“ (Nanoheat‐EU), „Interferometrische Stehende‐Wellen‐Sensoren“ (ISWSensor‐BMBF) , „Neuartige Si‐Messchips“ (SiTaw‐Thüringen) und „Single Nanometer Manufacturing for beyond CMOS devices (SNM‐EU). Dazu ist es erforderlich, das Gerät für die Präparation, Untersuchung und Charakterisierung von kleinen, intelligenten, präzisen und schnellen Sensoren einzusetzen. Besonders wichtig ist dabei die hohe Genauigkeit der Positionierung der Vorrichtung. Im Fachgebiet Mikro‐ und nanoelektronische Systeme werden zwei Strategien für die Herstellung von Halbleiter‐Nanostrukturen verfolgt. Der erste Ansatz basiert auf der direkten Strukturierung von Halbleitern mit Hilfe hochauflösender Nanolithographie und dem entsprechenden trockenchemischen Ätzverfahren ("top‐down"‐Ansatz). Die Arbeitsgruppe hat sich bereits seit vielen Jahren in Kooperation mit internationalen Gruppen mit hochauflösenden Strukturierungsverfahren auf Silizium beschäftigt. Die wichtigsten Forschungsprojekte und wissenschaftlichen Arbeiten befassen sich mit der Integration von mikro‐ und nanoelektronischen Funktionen in Nanosystemen. Diese Technologie wurde zuerst für die Entwicklung von Nanostrukturen genutzt, die die Grundlage für die Realisierung von neuartigen nanoelektronischen und nanomechanischen Bauelementen bilden kann. Für eine effiziente Herstellung und Integration von nanoelektromechanischen Funktionen ergeben sich aus der E/IBEE (Elektron/Ionen Beam Enhanced Eching) und E/IBID (Electron/Ion Beam Induced Deposition) wesentliche technologische und wissenschaftliche Vorteile. Dadurch wurde die komplette Forschung‐Instrumentarium Kette am Fachgebiet abgedeckt. Wie geplant wurden durch einen heterogenen Ansatz nanoelektronische Funktionsstrukturen erzeugt und neuartige Strukturen und Sonden für die metrologische Raster Kraft‐ und Temperatur Mikroskopie entwickelt. Im Fachgebiet wurden weltweit kleinste Resonatoren entwickelt, um mit ihnen die Effekte wie die Quantisierung von Schwingungszuständen zu untersuchen. Diese sind aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften und vor allem ihrer sehr geringen Masse die besten Kandidaten, um Quanteneffekte beobachten zu können. Im Rahmen von verschiedenen Projekten wurden auch eine Reihe neuartiger Cantilever‐Sonden für die Materialcharakterisierung im Nanoskalenbereich entwickelt. In diesen Projekten werden Ziele der hoch integrierten Mikro‐ und Nanomechanik verfolgt, die für die Realisierung von parallelen, selbst‐aktuierten Cantilever‐ Arrays mit integriertem „Read‐Out“‐Sensor dienen. Diese werden für die Echtzeit‐RKM‐Untersuchung und Manipulation von Nanostrukturen eingesetzt. Das Nanoengineering System fördert die erfolgreiche Entwicklung des Fachgebietes und mündete jetzt in einem weiteren besonders herausragenden Forschungsvorhaben: Seit Januar 2013 führt die TU Ilmenau das EU‐Projekt „Single Nanometer Manufacturing for beyond CMOS devices (SNM)“ an. 15 Partner aus acht europäischen Ländern sind an dem Vorhaben beteiligt. Sein Ziel: Die Entwicklung von Herstellungsmethoden für elektronische Bauelemente im Einzelnanometerbereich und damit die Grundlage für eine vollkommen neue, extrem energiesparende, hochleistungsfähige Elektronik der Zukunft zu legen ‐ die Chiptechnologie von morgen. Koordiniert wird das Projekt von Professor Ivo W. Rangelow, Leiter des Fachgebietes Mikro‐ und nanoelektronische Systeme der TU Ilmenau.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Charging effect simulation model used in simulations of plasma etching of silicon, Journal of Applied Physics Volume 112, Issue 8, (2012)
V. Ishchuk, B.E. Volland, M. Hauguth, M. Cooke and I.W. Rangelow
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Improved single ion implantation with scanning probe alignment. J. Vac. Sci. Technol. B 30(6), Nov/Dec, (2012)
M. Ilg, Chr. D. Weis, J. Schwartz, A. Persaud, Qing Ji, Cheuk Chi Lo, J. Bokor, A. Hegyi, E. Guliyev, I.W. Rangelow and Th. Schenkel
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Increased imaging speed and force sensitivity for bioapplications with small cantilevers using a conventional AFM setup, Micron, Volume 43, Issue 12 Pages 1399-1407(December 2012)
M. Leitner, G. E. Fantner, E. J. Fantner, K. Ivanova, Tzv. Ivanov, I. W. Rangelow, A. Ebner, and P. Hinterdorfer
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The spring constant calibration of the piezoresistive cantilever based biosensor, Sensors and Actuators B 170 201-206, (2012)
G. Jozwiak, D. Kopiec, P. Zawierucha, T. Gotszalk, P. Janus, P. Grabiec, I.W. Rangelow
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Nanolithography by scanning probes on calixarene molecular glass resist using mix-and-match lithography, J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS Vol. 12(3), 031111-1-031111-13 (2013)
M. Kaestner, M. Hofer and I.W. Rangelow
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ViPER: simulation software for high aspect ratio plasma etching of silicon, Microsyst. Technol. 26. September (2013)
V. Ishchuk, B. E. Volland and I.W. Rangelow
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Adaptive AFM scan speed control for high aspect ratio fast structure tracking, Review of Scientific Instruments, 85, 103706
A. Ahmad, A. Schuh and I.W. Rangelow
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Microthermomechanical infrared sensors, Opto-Electronics Review 22 (1), 1-15
M. Steffanson and I.W. Rangelow
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Review of scanning probe micromachining and its applications within nanoscience, Microelectronic Engineering, Volume 126, Pages 191-203, (2014)
Thomas Michels, Ivo W. Rangelow
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Scanning Probes for Nanomanufacturing, J. Vac. Sci. Technol. B 32 , 06F101; (2014)
I.W. Rangelow, M. Kästner, Tzv. Ivanov, M. Hofer, A. Ahmad, E. Guliyev, T. Angelov, A. Reum, S. Lenk, A. Schuh, Y. Krivoshapkina, M. Budden, J.-P. Zöllner, N. Nikolov and M. Holz
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Thermographischer Detektor basierend auf einem neuartigen Mikro-Spiegel Sensor, tm - Technisches Messen (2014)
Ivo W. Rangelow, Stefan Sinzinger, Marek Steffanson, Mathias Holz, Tzvetan Ivanov, Roman Kleindienst and Ranald Kampmann
