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entdeckt_02_2014 - Nano-Muster aus dem Ionenstrahl

entdeckt 02 .14 TITEL WWW.HZDR.DE // Aus Unordnung gleichmäßige Muster schaffen: Wie sich winzige Strukturen auf Halbleitern selbst organisieren. GEORDNET: Nach temperiertem Ionenbeschuss bilden sich selbstorganisierte Strukturen im Nanometer-Bereich. Schema: Sander Münster Wenn Stefan Facsko vom Ionenstrahlzentrum des HZDR die Ergebnisse seiner Experimente zeigt, keimt in einem Beob- achter leicht der Verdacht, einem Zauberer auf den Leim zu gehen: Da zielt der Physiker mit einem dicken Strahl von Edelgas-Ionen auf eine Scheibe mit dem Halbleiter-Material Germanium, das zum Beispiel für Detektoren oder als Träger- material für Solarzellen verwendet wird. Mit einem Durchmes- ser von 15 Zentimetern scheint er auf die Zehn-Zentimeter- Scheibe wie mit einer Kanone auf Spatzen zu schießen. Und das auch noch mit einer halben oder ganzen Stunde Dauer- feuer. Wie mit einem Sandstrahlgebläse fräst er so die Oberfläche des Ziels ab. Und doch entsteht nach dieser eher groben Be- handlung auf der Scheibe eine so fein ziselierte und regelmä- ßige Struktur, dass sie nur in einem Rastertunnel-Mikroskop sichtbar wird. Winzige Löcher in Form von rechteckigen Pyramiden werden in die Oberfläche eingeprägt. Das Ganze passiert allerdings in einer Nano-Welt mit einem Abstand von gerade einmal 60 Nanometern zwischen zwei Pyramiden – das Kopfhaar eines Menschen ist 2000-mal dicker. Atome wie Billardkugeln Mit Magie hat das Entstehen dieser Pyramidenmuster natür- lich wenig zu tun. Hinter diesen verblüffenden Strukturen ste- hen eher einfache Gesetze der Physik. „Man kann ein Ion im Strahl mit einer weißen Kugel beim Poolbillard vergleichen“, erklärt Stefan Facsko. Ein Ion schiebt beim Auftreffen ein Atom an der Oberfläche der Scheibe genauso weiter wie die weiße eine farbige Billardkugel. Prallen Kugel oder Atom mit einem Nachbarn zusammen, geben sie die Energie des ersten Stoßes weiter, bis nach einer Kaskade solcher Reaktionen das Ganze wieder zur Ruhe kommt. Nur befinden sich jetzt die Billardkugeln und die Atome an einer anderen Stelle auf dem Tisch oder im Kristall. Die Ordnung ist dahin und aus den vorher regelmäßig in ihrem Kristallgitter sitzenden Atomen wird nach längerem Ionenbe- schuss eine amorphe Masse. Ein Detektor aber funktioniert zwar mit kristallinem Germanium, nicht jedoch mit einer Atom-Mischung, die in einem Ionenstrahl durcheinander gebracht wurde. _TEXT . Roland Knauer NANO-MUSTER AUS DEM IONENSTRAHL

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