Kunststoffe und Nanotechnologie
Nanoskalige Geräte bieten ein großes Potenzial, doch ihre Herstellung ist weiterhin schwierig und teuer. Die Integration von Kunststoffen in die Vorrichtungsstruktur als Komponenten könnte in vielen Anwendungen möglich sein, aber diese Arbeit steckt weiterhin in den Kinderschuhen. Das EU-finanzierte Projekt SMONDEP (Scalable manufacturing of organic nano devices for electronics and photonics) entwickelte neue Verfahren zur Herstellung von organischen Verbindungen. Die Arbeit hat dazu beigetragen, die Integration von Kunststoffen in neue photonische Bauelemente voranzutreiben und die Wirtschaftlichkeit und Skalierbarkeit der Nanofertigung zu demonstrieren. Die Projektforschung konzentrierte sich auf die chemische Dampfabscheidung (CVD) und ein Musterübertragungsverfahren auf Basis von Silizium-Nanomembran(SiNM)-Technologie. Es sollten Nano-Herstellungsverfahren entwickelt werden, die mit der Herstellung herkömmlicher Halbleiter kompatibel sind. Das Team entwickelte und baute mehrere elektronische und photonische Gerätekomponenten mithilfe des CVD-Verfahrens. Die Liste enthält passive Wellenleiter, optische Gitter, photonische Kristalle und Mikrolinsenarrays. Für jede Komponente führten die auch umfangreiche Tests und Charakterisierung durch. Ergebnisse zeigen, dass polymere Nanostrukturen und dünne Beschichtungen auf flachen Substraten von 20x20 cm hergestellt werden könne, wobei die Dickenvariation weniger als 5 nm beträgt. Die Abschmelzleistung kann fein abgestimmt werden. Darüber hinaus kann das CVD-System modifiziert werden, um flexible Substrate zu nutzen, die mit Rollenverarbeitung kompatibel sind. Ein Roll-to-Roll-CVD-System mit einer Substratbreite von 1 m wäre denkbar. Ein solches System könnte leicht auf ein 1x1 m Substrat ohne Kostensteigerung skaliert werden. Das Team stellte fest, dass Roll-to-Roll-Herstellung sich für großflächige Anwendungen, wie Beschichtungen, besser eignet, andernfalls wäre ein Batch-System angemessen. Der SiNM Prozess bot eine effektive und preiswerte Alternative zu herkömmlichen lithographischen Verfahren. Jedoch war das Verfahren nur anwendbar für CVD-Systeme mit kleiner Größe. Das Verfahren könnte auf großflächige Substraten oder Roll-to-Roll-Systeme nicht ohne erhebliche Kosten übertragen werden. Daher wurde das Verfahren als wirtschaftlich nicht durchführbar erachtet. Die neuen Methoden von SMONDEP zur Herstellung von Nanovorrichtungen sind wichtige Schritte hin zu einem wirtschaftlichen Verfahren. Die Arbeit hat dazu beigetragen, die Integration von Kunststoffen in Nanotechnologien voranzutreiben.
Schlüsselbegriffe
Kunststoffe, Nanotechnologie, Photonik, SMONDEP, Nanomaschinen
