Eigenschaften funktionaler Strukturen auf der Nanoskala, hergestellt durch elektronen-strahlgestützte Verfahren.

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Sergej Fatikow
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2010 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 170948727

Mit der elektronenstrahlinduzierten Materialabscheidung (electron beam induced deposition, EBiD) ist es möglich, feste, z. B. metallhaltige Strukturen mit Abmessungen im Bereich weniger zehn bis hundert Nanometer aus einer gasförmig bereitgestellten Precursor-Chemikalie direkt schreibend, also maskenlos auf einer Probenoberfläche zu erzeugen. Dieses Verfahren wird genutzt, um z. B. Objekte miteinander zu verbinden (Nanobonding), elektrische Leiterbahnen oder freistehende Strukturen zu erzeugen oder um fotolithografische Masken zu reparieren (siehe Stand der Forschung). Über die bisherige Nutzung des EBiD-Verfahrens in Form überwiegend passiver Strukturen hinaus ist im wachsenden Entwicklungsfeld mikro- und nanoskaliger elektromechanischer Systeme (MEMS und NEMS) sowie der Mikro- und Nanorobotik besonders die Herstellung nanoskaliger, funktionaler Strukturen mit sensorischen und aktorischen Ei-genschaften von Interesse. Dieses Arbeitsgebiet, insbesondere die MEMS und NEMS Entwicklung, wird gegenwärtig fast ausschließlich durch klassische Silicium-Mikromechanik (Wafer-Prozessierung) abgedeckt. Obwohl das EBiD-Verfahren durch sequentielles, direktes Schreiben der gewünschten Strukturen sehr viel zeitaufwändiger ist als die Silicium-Mikromechanik, bietet es deutliche Vorteile, die besonders bei einer Kombination beider Verfahren zum Tragen kommen. Beispielsweise können Bauteile, die in klassischer Silicium-Mikromechanik gefertigt werden, unabhängig von der in der Mikromechanik durch die Wafergeometrie und Wafer-Kristallstruktur vorgegebenen Fertigungsrichtung im Nachhinein mit funktionalisierenden Strukturen versehen werden.Die Funktionalität komplexer, z. B. sensorischer oder aktorischer Strukturen ist abhängig von verschiedenen Materialeigenschaften der Struktur selbst. Neben der in der Literatur sehr ausführlich beschriebenen elektrischen Eigenschaften elektronenstrahl-induzierter Abscheidungen sind sowohl mechanische als auch thermische Charakteristika von Interesse, die in der Regel von der Zusammensetzung und Morphologie des Materials abhängen. Da z. B. sensorische und aktorische Strukturen oftmals thermi-schen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, ist die Kenntnis dieser Eigenschaften für eine präzise Modellierung der Strukturen unumgänglich.In diesem Projekt sollen aus oben genannten Gründen die mechanischen und thermischen Eigenschaften sowie die morphologische Zusammensetzung der aus zwei ausgewählten Precursoren abgeschiedenen Materialien ermittelt werden. Zudem soll deren Abhängigkeit von Prozessparametern während des Abscheideprozesses und der Alterung der erzeugten Strukturen untersucht werden. Die dabei erwarteten Ergebnisse ermöglichen ein detailliertes Verständnis des Abscheideprozesses und somit dessen Optimierung und Beeinflussung im Hinblick auf die Herstellung funktionaler Strukturen mit präzise definierten Eigenschaften.

• DFG Programme: Research Grants