Nanoskalige Elektronenstrahl-induzierte Abscheidung aus der Gasphase mit Rastersonden für hochgradig lokalisierte 3D-Materialabscheidung (TEBID)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Steffen Strehle
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508501791

Leistungsfähige Strukturierungsverfahren zur präzisen Erzeugung von funktionellen 3D Nanostrukturen sind für die Herstellung neuartiger Mikro- und Nanosensoren bis hin zur Realisierung der zweiten Quantenrevolution von elementarer Bedeutung. Im Forschungsvorhaben werden die grundlegenden Mechanismen einer rastersondenbasierten, elektronenstrahlinduzierten 3D Gasphasen-Materialabscheidung (TEBID) als auch die damit verbundenen technologischen Anforderungen und Einschränkungen aufgeklärt. Hierdurch soll zum einen das Potential dieser Technologie in Richtung 3D-Nanomaterialsynthese und Aufbau nanoelektromechanischer Systeme evaluiert, als auch eine künftige Implementierung und Weiterentwicklung diskutiert werden können. Basierend auf Experimenten zur lokalen 3D-Abscheidung von Kohlenstoffnanostrukturen sollen die grundlegenden TEBID Einflussparameter identifiziert und erforscht werden, die für eine kontrollierte und reproduzierbare 3D-Abscheidung relevant sind. Die eingesetzten Feldemitter-Rastersonden basieren primär auf aktiven Mikrobiegebalken mit Diamantmodifikation. Neben einer kontrollierten Bewegung der Feldemissionsrastersonden wird insbesondere der Einfluss der Spitzenmorphologie, des Spitzenmaterials, des eingesetzten Gases und der Einfluss des Substrats in Bezug auf eine hochlokale 3D-Abscheidung erforscht. Hierbei werden auch parasitäre Einflüsse mit betrachtet. Für die Untersuchungen ist ein experimenteller TEBID-Aufbau für den Einsatz in einem Rasterelektronenmikroskop mit Gasinjektionssystem vorgesehen. Die Untersuchungen werden durch eine umfassende Materialanalytik als auch durch Simulationen begleitet. Auf dieser Basis soll final eine verbesserte Modellvorstellung von TEBID erarbeitet werden, welche vergleichend zur etablierten elektronen- und ionenstrahlinduzierten Abscheidung diskutiert werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen