F&E Schwerpunkte / Schwerpunkt: Schichtabscheidung

Herstellung und Charakterisierung von Nanostrukturen

Die Herstellung und Charakterisierung von nanostrukturierten Oberflächen und dünnen Schichten ist Gegenstand intensiver Forschung am Institut.

Als Möglichkeit, Nanostrukturen mit gezielt beeinflussbarer Strukturgeometrie ohne nachträgliche Strukturierungsverfahren in einem einstufigen Prozess abzuscheiden, wird am IOM die Methode der Glanzwinkeldeposition (GLAD) durch Ionenstrahlsputtern verfolgt. Hierbei trifft das vom Target abgetragene Material unter einem extrem flachen Winkel auf das Substrat. Dort führen Selbstabschattungsprozesse auf der nm – Skala, kombiniert mit einer geeigneten Substratrotation, zum Wachstum unterschiedlichster Nanostrukturen (Spiralen, Schrauben, ZickZack-Strukturen….). Auf geeignet vorstrukturierten Substraten lassen sich periodisch angeordnete Nanostrukturen erzeugen.

Eine schnelle und dennoch effektive Möglichkeit der Vorstrukturierung wird ebenfalls am IOM durchgeführt. Die Diffraktionsmaskenprojektions-Laserablation (DiMPLA) beinhaltet im Wesentlichen zwei Verfahrensschritte. Eine dünne Schicht (z.B. metallischer Natur) wird auf ein bestimmtes Substrat abgeschieden und anschließend mit der Excimer-Laser Technik strukturiert. Die Strukturierung erfolgt auf Grund einer lateral variierenden Intensitätsverteilung, die durch Phasenmasken-Projektion und Interferenzerscheinungen kontrolliert erzeugt wird. Mit Hilfe eines Reflektionsobjektives wird das Muster auf die Nanoskala verkleinert. Daher eignen sich die so präparierten Strukturen u.a. besonders gut als strukturierte Substrate für GLAD-Prozesse.

Die Kombination beider Methoden führt zur Abscheidung geordneter Nanostrukturen mit periodischem Abstand.

Durch GLAD abgeschiedene Si-Chevron-Strukturen auf vor- (links im Bild) und unstrukturiertem (rechts im Bild) Substrat

Gold-Dot-Matrix auf einem Saphir-Substrat, erzeugt durch Strukturieren einer dünnen Goldschicht mit Hilfe der DiMPLA Technik.

Ausgewählte Publikationen zu diesem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt

• C. Patzig, B.Rauschenbach, B. Fuhrmann, H. S. Leipner, Growth of Si nanorods in honeycomb and hexagonal-closed-packed arrays using glancing angle deposition, J. Appl. Phys. 103 (2008) 024313.
• C. Patzig, B. Rauschenbach, W. Erfurth, A. Milenin, Ordered silicon nanostructures by ion beam induced glancing angle deposition, J. Vac. Sci. Technol. B 25(3) (2007) 833-838.
• T. Höche, R. Böhme, J. W. Gerlach, F. Frost, K. Zimmer, B. Rauschenbach, Semiconductor Nanowires Prepared by Diffraction-Mask-Projection Excimer-Laser Patterning, Nano Letters 4 (2004) 895-897.
• Th. Höche, R. Böhme, J.W. Gerlach, B. Rauschenbach, F. Syrowatka, Excimer-Laser Synthesis of Nanosized Gold-Dot Patterns, PHIL MAG LETT 86 (2006) 661-667.
• M. Mäder, T. Höche, J. W. Gerlach, R. Böhme, K. Zimmer, B. Rauschenbach, Large area metal dot matrices made by diffraction mask projection laser ablation, Phys. Stat. Sol. (RRL) 2 No. 1 (2008) 34-36.

Kontakt

info (at) iom-leipzig.de

Dr. Jürgen Gerlach
    Tel.: +49 (0)341 235-3310, email: juergen.gerlach (at) iom-leipzig (Punkt) de