Elektronenstrahllithografie System zur Nanofabrikation von Strukturen und Bauteilen

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik ; Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470088514

Bei dem hier geplanten System handelt es sich um eine hochauflösende Elektronenstrahllithografie (EBL) Anlage mit aberrationsarmer Elektronenoptik, die durch die Verwendung eines Laser-referenzierten Verschiebetischs und einer „fixed-beam-moving-stage“ Option große effektive Schreibfelder ermöglicht. Zudem sind mit dem System in-situ Nanokontaktierung und Topographiemessungen möglich, was insbesondere für die vorgesehenen Anwendungen in der organischen Elektronik und biointegrierten Photonik wichtig ist, da Substrate hier häufig direkt nach dem EBL Prozess weiter manipuliert bzw. getestet werden müssen. Die organische Elektronik ist eine ausgewiesene Stärke der Universität zu Köln (UzK), die über viele Jahre vor allem durch Prof. Klaus Meerholz vorangetrieben wurde. Mit der Berufung von Humboldt-Professor Malte Gather, dem Tenureabschluss von Prof. Klas Lindfors und dem Start des DFG Graduiertenkollegs 2591 zu Template-designed Organic Electronics (TIDE; Sprecher Prof. Meerholz), bauen die UzK und das Department für Chemie die Forschung zur Optoelektronik mit neuen Materialien nun weiter aus, insbesondere in Richtung Nanophotonik und Plasmonik. Vor seinem Umzug an die UzK hat Prof. Gather an der University of St Andrews (UK) schon intensiv EBL verwendet. Obwohl er mit Kollegen in St Andrews weiter eng zusammenarbeitet, ist die ausschließliche Verwendung der Anlagen dort für seine Arbeitsgruppe nicht praktikabel. Auch Prof. Lindfors hat vor seinem Wechsel an die UzK regelmäßig EBL eingesetzt und konnte als Juniorprofessor in begrenztem Umfang eine EBL Anlage an der UzK verwenden. Durch das schnelle Wachstum seiner Gruppe, den Aufbau der Gruppe Gather und den Start von TIDE, sowie aufgrund der speziellen Anforderungen bzgl. Kontamination und EBL Leistung, wird nun dringend eine dedizierte EBL Anlage benötigt. Im Zuge der Berufung von Prof. Gather und der damit verbundenen Gründung des Centre for NanoBioPhotonics baut die UzK derzeit einen 120m² großen Reinraum im Department für Chemie. Die EBL Anlage wird das Herzstück dieses Reinraums bilden und gleichzeitig von einer Reihe bereits existierender und derzeit im Aufbau befindlicher Anlagen profitieren, z.B. Photolithographie (konventionell und ‚maskenlos‘), Abscheidungsanlagen (durch Sputtern, thermisch, Elektronenstrahl, ALD/CVD, Drucken) und Ätzanlagen (ICP-RIE Trockenätzen, Nassätzbänke). Hierdurch wird die Herstellung von komplexen Nanostrukturen in einer kontaminationsarmen Umgebung möglich. Die vielfältigen Aktivitäten der Antragsteller versprechen eine produktive sowie umfangreiche Nutzung der beantragten EBL Anlage. Die Anlage wird so wesentlich zu verschieden Aktivitäten in der Materialforschung beitragen, u.a. durch die Einbringung von Nanostrukturen in Bauteile auf Basis organischer Halbleiter (Meerholz/Gather), durch Fortschritte in der Photonik und Plasmonik (Lindfors/Gather) und durch neue biointegrierte Bauteile für die biomedizinische Forschung (Gather/Schubert).

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Elektronenstrahl-Lithographie System zur Nanofabrikation von Strukturen und Bauteilen
• Gerätegruppe: 0920 Atom- und Molekularstrahl-Apparaturen
• Antragstellende Institution: Universität zu Köln
• Leiter: Professor Dr. Malte Gather