Sub-project A

Als wichtigstes Ziel der 2. Generation gilt neben der Kombination der FE-SPL-Technik mit der NMPM die Sicherstellung einer stabilen Langzeitemission der Spitzen, die weitere Aufklärung des Zusammenhangs zwischen Spitzengeometrie und FE-SPL sowie die Erforschung technologischer Strategien für die kontrollierte, großflächige und reproduzierbare Nanostrukturierung. Die FE-SPL ist geeignet in technologische Prozessabläufe zu integrieren, um funktionelle Strukturen und Bauelemente reproduzierbar erzeugen zu können. Primär stehen derzeit 2D-Halbleitermaterialien (z.B. MoS2, Graphene-Flakes) und damit die Herstellung der entsprechenden nanoelektronischen Bauelemente aus 2D-Materialien im Fokus.

Projektleiter: Prof. Strehle, Dr. Zöllner, Prof. Gutschmidt

Das wichtigste Ziel der 2. Generation besteht in der Übertragung der Rastersonden-Lithographie (SPL) von bisherigen kleinflächigen (10 μm x 10 μm) AFM-Systemen auf die NFM-100, also auf eine 78- millionenfach größere Fläche von 7800 mm². Das große Potenzial der auf metrologisch rückführbarer, laserinterferometrischer Nanomesstechnik basierten Technik soll in diesem Projekt unter Beweis gestellt werden. Ein wichtiges Ziel besteht darin Bedingungen und Strategien zu erarbeiten, unter denen die Fabrikation von sub-10 nm Strukturen auf der enormen Fläche zeitlich (ökonomisch) sinnvoll ist. Die Zusammenhänge zwischen Bearbeitungslänge, Scangeschwindigkeit, Reproduzierbarkeit, Präzision und Spitzenverschleiß, auch unter Einsatz spezieller Cantilevermaterialien, sind intensiv zu untersuchen. Es soll vor allem demonstriert werden, dass die Kombination aus nanoskaliger SPL und hochauflösender interferometrischer AFM-Metrologie das Potenzial für neue innovative Nanofabrikationstechniken und deren Umsetzung in entsprechenden –Maschinen besitzt. Erstmals sollen metrologisch rückführbare Nanofabrikationsprozesse für die reproduzierbare großflächige Herstellung, z.B. von neuen Quanten-Strukturen und komplexen nanoelektronischen Schaltungen, demonstriert werden.

Projektleiter: Prof. Manske, Dr. Ortlepp, Prof. Strehle

Der Doktorand der zweiten Generation soll sich im Teilprojekt A3 neuen konstruktiven Grundlagen zur Realisierung von linearen Stellsystemen mit bisher nicht erreichbarer Auflösung im Pikometerbereich widmen. Damit sollen Voraussetzungen für die nächsten Generationen von Nanopositionier- und Fabrikationssystemen geschaffen werden. Der Lösungsansatz geht dabei vom Einsatz nachgiebiger Mechanismen in Kombination mit elektrostatischen Antriebssystemen aus. Um die sehr hohen Forderungen an die mechanischen und elektrischen Eigenschaften erfüllen zu können, soll die Realisierung in Form einer planaren, monolithischen Struktur erfolgen, die auf Siliziumbasis mikrotechnisch erzeugt wird. Hierdurch wird eine spiel- und reibungsfreie Funktionsweise mit höchster Widerholgenauigkeit erreicht. Eine erfolgreiche und zielführende Anwendung nachgiebiger Mechanismen setzt das Verstehen und das Vorhersagen ihres Verhaltens voraus. Dafür ist es notwendig das statische und das dynamische Verhalten nachgiebiger Mechanismen modellbasiert zu beschreiben. Eine möglichst genaue als auch schnelle zustandsorientierte Verhaltensprognose ist für die Regelung von größter Bedeutung. Die Grundlagen werden durch die Entwicklung und Anwendung neuer, vorzugsweise modellbasierter analytischer aber auch numerischer und experimenteller Methoden erzielt.

Projektleiter: Prof. Theska, Prof. Zentner