Erzeugung, Charakterisierung und Optimierung von lateralen Nanostrukturen mittels elektronenstrahlinduzierter Abscheidung von adsorbierten Molekülen
Final Report Abstract
Basierend auf den teilweise überraschenden Erkenntnissen der ersten Förderperiode haben wir in der zweiten Förderperiode unsere Untersuchungen zur Herstellung von Nanostrukturen mittels elektronenstrahlinduzierter Prozesse fortgesetzt und signifikant erweitert. Dies betrifft vor Allem das von uns entwickelte neuartige Verfahren der elektronenstrahlinduzierten Oberflächenaktivierung (Electron Beam Induced Surface Activation, EBISA). EBISA wird in zwei Schritten durchgeführt: zunächst wird bei der „Belichtung“ eine geeignete Oberfläche mit einem fokussiertem Elektronenstrahl beleuchtet und damit lokal aktiviert; in einem nächsten „Entwicklungsschritt“ wird ein Prekursormolekül über die Gasphase dosiert und katalytisch an den aktivierten Bereichen abgeschieden, um bei andauernder Prekursordosierung autokatalytisch weiterzuwachsen. In der zweiten Förderperiode konnte der zunächst für die Materialkombination Fe(CO)5 als Prekursor und Siliziumoxid als Substrat gezeigte EBISA Prozess auf eine Reihe weiterer Materialkombinationen erweitert werden. Neben weiteren Oxidoberflächen (z.B. TiO2) konnte EBISA auch auf dünnen organischen Schichten auf unterschiedlichen Substraten demonstriert werden. Weiterhin wurde mit Co(CO)3NO ein neues für EBISA geeignetes Prekursormolekül untersucht. Dabei wurden eine Reihe relevanter und neuartiger Beobachtungen gemacht, wie z.B. unterschiedliche Selektivitäten der Prekursormoleküle für EBISA auf diversen Substratoberflächen. Diese Beobachtung in Zusammenhang mit autokatalytischen Wachstumsprozessen kann genutzt werden um neue Strategien zur gezielten Herstellung von Nanostrukturen zu entwickeln. Ein weiterer Gegenstand war die Untersuchung fundamentaler Elektronenstreuprozesse in den jeweiligen Substraten. Dafür wurden EBISA Punktbelichtungen mit unterschiedlichen Elektronendosen genutzt, um den Effekt der rückgestreuten Elektronen zu studieren. Im Rahmen diese Untersuchungen konnten wir einen neuartigen „Proximity-Effekt“ auf dünnen (z.B. 200 nm) Siliziumnitritmembranen beschreiben und auf spezifische Aufladungsprozesse zurückführen. Speziell mit dem Precursor Fe(CO)5 konnten reine Eisenabscheidungen hergestellt werden. Die Untersuchung der entsprechenden physikalischen und chemischen Eigenschaften erfolgte mit unterschiedlichen Methoden, welche teilweise auf Synchrotron-Röntgenstrahlung basieren. Neben den quantitativen Magnetotransport-Eigenschaften und der formabhängigen magnetischen Koerzivität konnte auch ein niedriger elektrischer Widerstand der entsprechenden Eisenabscheidungen bestimmt werden. Insgesamt konnten in dem abgeschlossenen Projekt die Möglichkeiten der lithografischen Erzeugung von wohldefinierten Nanostrukturen mittels eines fokussierten Elektronenstrahls im UHV erheblich erweitert werden. Die erzeugten Strukturen zeigen überdies Eigenschaften, die sie potentiell für verschiedenste Anwendungen geeignet erscheinen lassen.
Publications
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