Physikalische Gasphasenabscheidung

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519675664

Der Fachbereich Informatik und Mikrosystemtechnik sowie der Forschungsschwerpunkt „Integrierte Miniaturisierte Systeme“ (IMS) erfordern zur Erforschung moderner Mikro- und Nanosysteme eine Anlage zur physikalischen Gasphasenabscheidung dünner Schichten (engl.: physical vapor deposition, PVD). Der Forschungsschwerpunkt IMS (www.hs-kl.de/ims) ist sehr erfolgreich und führt zahlreiche, vor allem drittmittelfinanzierte, Forschungsprojekte durch, mit hoher Qualität der wissenschaftlichen Veröffentlichungen. Ein besonderer Schwerpunkt der Forschung sind dabei interdisziplinäre Projekte an der Schnittstelle von Lebenswissenschaften und Mikrosystemtechnik, die beispielsweise neuartige Biosensoren, Elektrodenarrays und elektrophysiologische Messsysteme entwickeln. Um solche Systeme herstellen zu können, wird die beantragte PVD als zentraler Bestandteil einer Prozesskette im Reinraum benötigt. Die Beschaffung ist dringend erforderlich, da die bisher genutzte Anlage mangels anlagenaltersbedingter Reparaturfähigkeit nur noch eingeschränkt nutzbar ist. Die PVD eignet sich vor allem zur Abscheidung sehr dünner Schichten, bis hin zu partiellen Monolagen, insbesondere von elektrisch leitfähigen Metallen, auf einem Substrat. Diese Schichten haben eine ausgezeichnete Qualität und Homogenität, die die Anforderungen anspruchsvoller Mikrosystementwicklungen erfüllen. PVD ist ein etablierter Prozess in der Mikrosystemtechnik und dient insbesondere der Herstellung von Elektroden und Leiterbahnen, z. B. für Biosensoren oder Elektrodenarrays zur Ableitung neuronaler oder anderer elektrophysiologischer Signale von einzelnen Zellen oder Geweben. Die Kombination unterschiedlicher Materialklassen ermöglicht die Herstellung und Erforschung neuartiger Sensorsysteme. Beispielsweise spielen im Bereich Biosensorik Graphen und andere Nanomaterialien mittlerweile eine wichtige Rolle, die metallische Zuleitungen z. B. aus Gold oder Platin benötigen. Im Bereich der magnetischen Sensoren kommen zunehmend komplexe Schichtsysteme aus Eisen, Nickel, Cobalt und Molybdän zum Einsatz. Zur Abscheidung dieser unterschiedlichen Materialien wird eine vielseitig einsetzbare PVD-Anlage benötigt. Insbesondere für die Abscheidung von hochdichten und defektarmen Schichten benötigt die Anlage eine Elektronenstrahlverdampfungsquelle mit unter Vakuum wechselbaren Quellen. Zur schnellen Abscheidung dickerer Schichten werden zusätzliche Quellen für die thermische Abscheidung benötigt. Durch den Einsatz dieser Anlage zur Herstellung von neuartigen Mikro- und Nanostrukturen erwarten wir einen hohen Erkenntnisgewinn im Rahmen der laufenden und geplanten Forschungsprojekte. Die PVD-Anlage ist ein wichtiges Glied in einer Prozesskette im Reinraum und wird durch andere vorhandene Anlagen vor Ort ergänzt. Der Fachbereich verfügt über langjährige Erfahrung im Betrieb von Reinraumanlagen. Alle personellen und infrastrukturellen Voraussetzungen für den Betrieb der Anlage sind am Standort bereits gegeben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Physikalische Gasphasenabscheidung
• Gerätegruppe: 0920 Atom- und Molekularstrahl-Apparaturen
• Antragstellende Institution: Hochschule Kaiserslautern
• Leiter: Professor Dr. Alexey Tarasov