Nanostrukturen

Bei Reduzierung der typischen Abmessungen von Festkörpern bis zu einigen Nanometern unterscheiden sich deren Eigenschaften wesentlich von denen makroskopischer Festkörper. Nanostrukturen können dünne Schichten, Drähte oder Ensembles von kleinen Präzipitaten, d.h. 2-, 1- oder 0-dimensionale Objekte sein. Neben den neuen Eigenschaften unterscheiden sich auch die typischen Reaktionswege während ihre Synthese von denen makroskopischer Objekte. Ionenstrahlen sind aufgrund ihrer Reinheit, der sehr guten Kontrollierbarkeit und des extremen Nichtgleichtgewichs-Charakters ein unikales Werkzeug zur Synthese von Nanostrukturen speziell für elektronische, opto-elektronische und rein optische Anwendungen.

Forschung

Funktionelle Nanostrukturen für elektronische und optische Anwendungen werden mit Hilfe beschleunigter Ionen erzeugt. Hierzu werden

  • mit fokussierten Ionenstrahlen Nanostrukturen in die Oberfläche „geschrieben“,
  • Festkörper großflächig durch Ionenimplantation bzw. Ionenbestrahlung zielgerichtet so modifiziert, dass sich Nanostrukturen durch nachfolgende Selbstorganisation bei der Phasenseparation und Grenzflächenminimierung bilden,
  • Oberflächen und Grenzflächen unter andauernder Ionenbestrahlung weit weg vom thermodynamischen Gleichgewicht gebracht, wobei neuartige physikalische Eigenschaften und Strukturbildungen gefunden werden,
  • vorstrukturierte Halbleiterwafer (z.B. lithographisch maskiert) mittels Ionenimplantation dotiert, um Bauelemente für die Nanotechnologie herzustellen.

Eine Stärke des Themas besteht in der effektiven Zusammenarbeit von Theorie und Experiment. Die ionenstrahlgestützte Nanostruktursynthese wird erforscht

  • mit Hilfe einer unikalen Vielfalt an Ionenstrahltechniken (100 eV...50 MeV) und halbleitertechnologischer Prozesse im Reinraum sowie verschiedener Charakterisierungsmethoden,
  • durch Prozessmodellierung, Programmentwicklung, atomistische Computersimulationen und analytische Abhandlungen

 
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