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Bochum, 29.01.1997 Nr. 25
Wie Chips 1000fach leistungsfaehiger werden
RUB-Nanoelektroniker schreiben nun mit Ionen
Ionenstrahlanlage: Bedeutende Investition in die Zukunft
Das in der Geschichte der RUB teuerste Grossgeraet fuer eine Berufungszusage eines Wissenschaftlers ist vor wenigen Tagen nach Bochum geliefert worden: Eine ca. 3 Mio DM (184.000.000 Yen) wertvolle Ionenstrahlanlage der Firma EIKO-Engineering Ltd, Japan. Mit diesem Geraet kann nun Prof. Dr. Andreas Wieck (Angewandte Experimentalphysik, Fakultaet fuer Physik und Astronomie der RUB) Chips in Nanometerbereich (1 nm = 1 Milliardstel Meter) entwerfen und verwirklichen.
Umweltfreundlich Atome einzeln anordnen
Der Clou dieses neuen Verfahrens: Bei der physikalischen Anordnung der einzelnen Atome verzichten die Wissenschaftler voellig auf chemische Mittel. Die zukuenftige Chipgeneration wird dadurch nicht nur wesentlich leistungsstaerker sondern ihre Herstellung auch noch umweltfreundlicher. Die Installation der Anlage erfolgt in den naechsten 2 Monaten durch die Firma EIKO. Danach ist an der RUB ein Geraet installiert, das in dieser Konfiguration einmalig ist.
Einsatzmoeglichkeiten
Schwerpunkt fuer den Einsatz des Geraets ist die Strukturierung von Festkoerpern durch fokussierte Ionenstrahlen (Focused Ion Beam "FIB") mit einem Fokusdurchmesser von 30 nm (Deposition, Implantation, Amorphisierung, Sputtern) zur Herstellung elektronischer und mechanischer Bauelemente, neuartiger Materialien sowie die Untersuchung geeigneter Ionenquellen.
Elektronische Bauelemente
Durch direktes Schreiben mit fokussierten Ionenstrahlen koennen laterale Dotierungsstrukturen mit Nanometer-Abmessungen in ebenso duennen Schichten hergestellt werden. Diese koennen so angeordnet werden, dass lateral steuerbare Kanaele erzeugt werden, die einen sog. In-Plane-Gate (IPG) Feldeffekt Transistor bilden. Dies kann auf durch Molekularstrahl-Epitaxie (Molecular Beam Epitaxy "MBE") hergestellten Kristallschichten, die durch geeignete Dotierung zweidimensionale Ladungstraegerschichten enthalten, durchgefuehrt werden. Ebenso werden IPG-Transistoren auch in homogen implantiertem Silizium hergestellt. Erste Bauelemente sind patentiert und werden zur Zeit auf ihre industrielle Verwertbarkeit ueberprueft. Diese neue Technik erlaubt es, die genannten Halbleiter-Bauelemente mit einem Minimum und auf lange Sicht ganz ohne chemische Methoden herzustellen. Der dabei realisierte Verzicht auf Chemikalien und ihre Entsorgungsprodukte stellt einen grossen Fortschritt in der Umwelttechnologie dar.
Mechanische Bauelemente
Bei hoeheren Strahlendosen kann mit dem Ionenstrahl Material auf einer Nanometerskala abgetragen werden. Auf speziellen MBE-Schichten werden zur Zeit die Grundlagen zur Herstellung mechanischer Bauelemente mit Nanometerabmessungen untersucht. Diese Untersuchungen sollen die Grundlage fuer sensorische Systeme bilden, bei denen mechanische Komponenten und elektronischen Bauelemente auf dem gleichen Wafer im gleichen Arbeitsgang hergestellt werden.
Materialmodifikationen
Mit dem fokussierten Ionenstrahl koennen z.B. in Glaesern und in Plexiglas (PMMA) gezielt lokale AEnderungen des Brechungsindizes induziert werden. So koennen z.B. mikroskopische Gitter und Weichen fuer integrierte optische Bauelemente im Submikrometerbereich praepariert werden.
Oberflaechendekoration und UEberwachsen
Laterales Kondensationskeimschreiben mit FIB wird ausgenutzt, um bei einer nachfolgenden MBE intentionelle Oberflaechenverteilungen von einzelnen Atomen zu erreichen.
Supraleitung
Mit Ionensorten, die auch bei tiefen Temperaturen zu normalleitenden Bereichen fuehren, koennen in klassische und Hoch Tc-Supraleiter "weak links" geschrieben und so supraleitende Quanteninterferometer durch direktes FIB- Implantieren erzeugt werden.
Angebote fuer die Praxis
Angeboten wird der Einsatz der fokussierten Ionenstrahlanlage zur Strukturierung beliebiger, ultrahochvakuum-kompatibler Festkoerper. Als Ionensorten kommen vorwiegend Metalle wie Ga, Au, In, Be, aber auch Si in Frage. Quellen von Alkalimetallen, Halogeniden und einfacher Molekuele sind in Vorbereitung. Durch ein eingebautes Massenfilter koennen isotopenreine Elemente implantiert werden.
Technische Beschreibung
Ionenquellen: Fluessigmetallquellen: Ga, Au, In, Be, Si, etc. Beschleunigungsspannung: max. 100 kV Massenfilter-Aufloesung Dm/m= 2% Fokusdurchmesser: < 30 nm Ablenkbereich: max. ± 0,5 mm Probentischpositionierung: 100Ž100 mm ±2 nm (4 Zoll) Elektronenmikroskop: zentriert zum Ionenstrahl, Aufloesung besser als 20nm Experimentierraum: 3 Kammer UHV - System
Weitere Informationen: Prof. Dr. Andreas Wieck, Ruhr-Universitaet Bochum, Institut fuer Experimentalphysik, Angewandte Festkoerperphysik, Universitaetsstrasse 150, Gebaeude NB 03/58, 44780 Bochum, Telefon: 0234-700-3604/6726, Telefax: 0234/7094-380, email: Andreas.Wieck@rz.ruhr-uni-bochum.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Elektrotechnik, Energie, Informationstechnik, Maschinenbau, Mathematik, Physik / Astronomie, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsprojekte
Deutsch
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