Reaktive RF/DC–Sputteranlage für transparente Elektroden, Isolatoren und Kontakte

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 466647670

Gesputterte Dünnschichten und Heterostrukturen verschiedenster Materialien sind essentiell für die Realisierung funktionaler Bauelemente und Sensoren sowie für die Forschung an Materialien mit neuartigen Eigenschaften. Diese moderne, innovative und flexible Magnetron-Sputteranlage zur Prozessierung von bis zu 6“ großen Substraten wird ein zentraler Bestandteil des geplanten Nanotechnologiezentrums der Universität Siegen. Das Zentrum wird die Anlagen des Reinraums betreiben und sie einem großen Nutzerkreis zur Verfügung stellen. In Planung ist die Errichtung eines landesgeförderten Forschungsneubaus mit ISO 4-Reinraum bis Ende 2023. Die Universität verfolgt dabei die Strategie, die technologische Infrastruktur für die Bauelement- und Materialentwicklung am Zentrum für Sensorsysteme ZESS sowie am Center for Innovative Materials (Cm) und am Center for Micro- and Nanochemistry and Engineering (Cµ) mit der Charakterisierung am DFG-geförderten Mikro- und Nanoanalytikzentrum MNaF und der biomedizinischen Sensorforschung unter diesem Dach zusammenzuführen. Ziele sind es, die Anlage nachhaltig und optimal zu betreiben und Prozesse, zum Beispiel der Qualitätssicherung bei der Schichtherstellung, zu optimieren. Die unmittelbare räumliche Nähe ermöglicht zudem den systematischen Ausbau der hochaktuellen, wenn auch herausfordernden interdisziplinären Forschung an empfindlichen oder reaktiven Werkstoffen, zum Beispiel für neue Phasenwechselmaterialien oder Energietechnologien. Hierzu muss die gesamte Prozesskette von der Materialherstellung über die Charakterisierung bis zu dessen Einsatz unter (kryogenen) Vakuumbedingungen ablaufen.Die Anlage wird vorrangig zur Abscheidung stöchiometrischer dielektrischer Schichten, transparenter Elektroden und Phasenwechselmaterialien mit definierten Eigenschaften eingesetzt. Sie ist Voraussetzung für die anwendungsorientierte Entwicklung und den Aufbau neuartiger Bauelemente wie optischer Sensoren, Biosensoren, Perowskit-Solarzellen oder 2D-Transistoren. Zudem ermöglicht sie direkt oder indirekt über Prozesse der Nanostrukturierung die Materialforschung an Nanomaterialien mit neuartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften. So werden unter anderem Fragestellungen zur Spin-Orbitronik, zu laserangeregten Plasmen, neuartigen 2D-Halbleitern, Quantenemittern und der Ionenleitung adressiert. Nicht zuletzt wird die Anlage zur Entwicklung neuer Methoden wie MEMS-basierter Funktionschips für in situ Studien am MNaF eingesetzt.Die Depositionsanlage ist mit vier RF/DC-Sputterquellen, einer Plasmaquelle zur Substratreinigung und zur reaktiven Abscheidung stöchiometrischer Schichten und Multilagen sowie mit einer Substratheizung ausgerüstet. Um die Untersuchung reaktiver Proben zu ermöglichen bzw. abgeschiedene Proben unter Ausschluss feuchter Umgebungsluft in andere Anlagen transferieren zu können, verfügt sie ferner über eine Vakuumschleuse; der notwendige (Cryo-)Vakuum-Transferkoffer ist Bestandteil eines weiteren Antrags.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Reaktive RF/DC–Sputteranlage für transparente Elektroden, Isolatoren und Kontakte
• Gerätegruppe: 8330 Vakuumbedampfungsanlagen und -präparieranlagen für Elektronenmikroskopie
• Antragstellende Institution: Universität Siegen
• Leiter: Professor Dr. Benjamin Butz