Nanoelektrik: Skalpell "brennt" Muster ein
Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne ebnen Weg für neue Geräte
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So sprengt die heiße Nadel Atome gezielt aus dem Verband (Grafik: epfl.ch) |
Lausanne (pte013/22.06.2020/11:30) Mit einer neuen Technik haben Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) http://epfl.ch Atome in einer 2D-Ordnung getrennt. So können sie in eine Folie, die nur wenige Atomlagen dick ist, Muster "brennen". Das ist die Voraussetzung dafür, neue nanoelektrische, nanooptische und nanobiotechnische Geräte zu bauen. Das Team um Xia Liu Postdoc hat dies mit einem Nanoskalpell geschafft, das auf Wärme basiert.
Kombi aus Wärme und Druck
"Es ist äußerst schwierig, 2D-Materialien mithilfe der herkömmlichen Lithografie zu strukturieren, bei der häufig aggressive Chemikalien oder dynamische, elektrisch geladene Partikel wie Elektronen oder Ionen verwendet werden, die die Materialeigenschaften beeinträchtigen können. Wir arbeiten dagegen mit einer Kombination aus Wärme und Druck", sagt Liu.
Liu, Samuel Howell, Ana Conde Rubio, Giovanni Boero und Jürgen Brugger experimentierten mit Molybdänditellurid (MoTe2), einem Material, das für die optische Kommunikation der Zukunft wichtig werden kann. Sie klebten eine drei Atomlagen dicke Folie aus MoTe2 auf eine Unterlage aus Kunststoff, der auf Temperaturschwankungen reagiert. "Wenn der Kunststoff Wärme ausgesetzt wird, sublimiert er, verwandelt sich also in ein Gas", so Liu.
Computer führt Nanoskalpell
Um ihr Ziel zu erreichen, haben die Expertem eine extrem spitze Nadel eingesetzt, wie sie auch zum Abtasten von Oberflächen in Rasterkraftmikroskopen verwendet wird. Sie erhitzten die Nadel auf 180 Grad Celsius und ließen diese auf den Kunststoff einwirken. Gleichzeitig übten sie einen kleinen Druck aus - Ziel war das Abbrechen einiger Atome des MoTe2, ohne die übrigen zu schädigen.
Mit dieser Technik kann das Team hochpräzise Muster in das 2D-Material ritzen. Von Hand geht das natürlich nicht. "Wir haben ein ultrapräzises computergesteuertes System fürs Aufheizen und Positionieren der Nadel entwickelt", erklärt Howell. Im nächsten Schritt wollen die Forscher ihr Verfahren an anderen Materialien testen, die für die Nanotechnik interessant sind.
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