Fun2D+ | 3D funktionales mesoskopisches System basierend auf 2D Materialien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses Projekts war die Entwicklung einer Technologie für miniaturisierte elektronische Systeme, bei der zunächst flache Ausgangsgeometrien mit etablierten Lithografie- und Musterübertragungstechniken hergestellt werden. Mithilfe von Formveränderungstechnologien wie MEMS-Origami wurden flache Strukturen durch Rotationsbewegungen aus der Ebene in dreidimensionale Objekte umgewandelt. Als Grundelement wurde ein Würfel verwendet. Die Ausgangsstruktur für den Würfel war ein Würfelnetz als abgeflachte 2D-Darstellung. Die Würfelfacetten und Scharniere zwischen ihnen wurden aus atomar schichtweise abgeschiedenen Al2O3-Dünnfilmen (< 100 nm) realisiert. Die Formveränderung basierte auf unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften (thermischer Ausdehnungskoeffizient) und Erwärmung während des Freistellens des Würfelnetzes unter Verwendung von reaktivem Trockenätzen und daraus resultierender struktureller Erwärmung. Es wurden neuartige Transistorarchitekturen auf Basis von Graphen als 2D-Materialien realisiert. Ein Graphentransistor mit einstellbarer Barriere (GABT) und ein Hot Electron Transistor wurden aufgebaut Ein Silizium-Graphen-Germanium-GABT mit ultrahoher Stromverstärkung wurde demonstriert. Mithilfe eines skalierbaren Fertigungsverfahrens wurde eine neuartige Hot Electron Transistor Struktur mit einer Rekord-Ausgangsstromdichte von 800 A cm−2 und einer hohen Stromverstärkung hergestellt. Diese Graphenbauelemente können in weiteren Entwicklungen die Grundlage für die Einbindung von Elektronik in das miniaturisierte bilden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Thermal NIL-based graphene patterning for permeable base heterojunction transistors NNT2019
L.S.D. Antony, C. Strobel, R. Kirchner, C.A. Chavarin, C. Wenger, M. Albert & J. W. Bartha
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Development of a graphene field-effect transistor for the fabrication of functional mesobots, Global Advanced Materials & Surfaces International Conference, 2022 (Paris)
J. Reif, R. Kirchner, C. Strobel, J. Zhang, M. Albert, J. W. Bartha & T. Mikolajick
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MEMS origami using Al2O3 and dry release for facet-based device integration, Proc. 48th Int. Conf. Micro Nano Engineering (MNE), 2022 (Leuven, Belgium)
Zhang, J. Reif, C. Strobel, P. Chava, A. Erbe, T. Mikolajick, A. Voigt & R. Kirchner
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Novel Graphene Adjustable-Barrier Transistor with Ultra-High Current Gain. ACS Applied Materials & Interfaces, 14(34), 39249-39254.
Strobel, Carsten; Chavarin, Carlos A.; Richter, Karola; Knaut, Martin; Reif, Johanna; Völkel, Sandra; Jahn, Andreas; Albert, Matthias; Wenger, Christian; Kirchner, Robert; Bartha, Johann W. & Mikolajick, Thomas
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Direct writing immersion laser lithography on graphene monolayers using 2-photon absorption, Proc. Int. Conf. Electron Ion Photon Beam Nanotechnology, 2023 (San Francisco)
J. Zhang, J. Reif, S. Yang, C. Strobel, K. Estel, T. Mikolajick & R. Kirchner
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Direct writing immersion laser lithography on graphene monolayers using two-photon absorption. Journal of Vacuum Science & Technology B, 41(6).
Zhang, Jianran; Strobel, Carsten; Estel, Kathrin; Mikolajick, Thomas & Kirchner, Robert
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Dry release of MEMS Al2O3 origami for facetbased device integration with assistance of SU-8 reinforcement and folding stopping bars, Proc. 49th Int. Conf. Micro Nano Engineering (MNE), 2023 (Berlin)
J. Zhang, C. Strobel, T. Mikolajick & R. Kirchner
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Dry release of MEMS origami using thin Al2O3 films for facet-based device integration. Micro and Nano Engineering, 19, 100179.
Zhang, J.; Reif, J.; Strobel, C.; Chava, P.; Erbe, A.; Voigt, A.; Mikolajick, T. & Kirchner, R.
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High Gain Graphene Based Hot Electron Transistor with Record High Saturated Output Current Density. Advanced Electronic Materials, 10(2).
Strobel, Carsten; Chavarin, Carlos A.; Knaut, Martin; Völkel, Sandra; Albert, Matthias; Hiess, Andre; Max, Benjamin; Wenger, Christian; Kirchner, Robert & Mikolajick, Thomas
