Physik in unserer Zeit

3D-Nanodruck, Kleingedrucktes mit großem Effekt

Eine neue 3D-Direktdruck-Technik im Elektronenmikroskop bietet hinsichtlich Strukturauflösung, Materialauswahl und -güte völlig neue Möglichkeiten. Die Anwendungen reichen von Nanostrukturen mit exotischen Magneteigenschaften bis zu Nanosonden zum Abtasten von Oberflächen. Softwaregestützt funktioniert diese Technik jetzt schon recht komfortabel, erfordert aber noch einige Forschungsarbeit.

Der 3D-Druck von geometrisch komplexen Nanostrukturen ist auf dem Weg zu ersten Anwendungen. Die Auswahl an geeigneten Materialien ermöglicht metallische, halbleitende, isolierende, supraleitende und exotische magnetische Eigenschaften.
Das 3D-FEBID-Verfahren schreibt mit dem Elektronenstrahl eines Raster-Elektronenmikroskops wie mit einem Nanostift. Das Material wird als Gasstrom von Precursor- Molekülen über eine Hohlnadel zugeführt. Der Elektronenstrahl ermöglicht die hochlokale Fragmentierung dieser Moleküle, die meist metallische Zielatome enthalten. Die lokale Verweildauer des Strahls steuert den Strukturaufbau in der Vertikalen, während seine seitliche Bewegung zu geneigten, freistehenden Strukturen führt. Eine Herausforderung ist die definierte Strahlsteuerung, um ein CAD-Modell möglichst präzise in ein reales 3D-Nanoobjekt zu überführen. Für die Zukunft soll eine simulationsgestützte Software zur Steuerung des Elektronenstrahls auch Laien die Anwendung erleichtern. 3D-FEBID ist bereits heute ein zuverlässiges und in vielerlei Hinsicht einzigartiges Verfahren zur Direktabscheidung funktionaler Nanostrukturen.

DOI:10.1002/piuz.201901561

www.phiuz.de

Patternfile-Generator
https://youtu.be/v8s24WvGj9E

3D-FEBID
www.youtube.com/watch?v=12MvvaH9FvI

Autoren: Michael Huth, Lukas Keller, Harald Plank, Robert Winkler