12.04.2011

Elektronenstrahl baut Nanostrukturen

Chemische Prozesse können kontrolliert lokal durch Elektronenstrahlen ausgelöst werden.

Chemische Prozesse können kontrolliert lokal durch Elektronenstrahlen ausgelöst werden.

Wird ein Elektronenmikroskop mit einem Gasinjektionssystem kombiniert, lassen sich Materialproben manipulieren und nanometerfeine Oberflächenstrukturen darauf „schreiben“. Wissenschaftler von der Empa nutzten zusammen mit Wissenschaftlern der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) dieses Verfahren, um Polarisationsfilter auf Halbleiter-Laserdioden aufzubringen.

Abb.: Gasmoleküle aus einem Gasinjektionssystem lagern sich reversibel auf der Oberfläche einer Probe ab. Der fokussierte Elektronenstrahl induziert chemische Reaktionen der Gasmoleküle; die entstehenden nichtflüchtigen Verbindungen haften dauerhaft an der Probe. (Bild: EMPA)

„Vertical Cavity Surface Emitting Laser“ (VCSELs) sind Halbleiterlaser, die häufig in der Datenübertragung eingesetzt werden. Sie weisen jedoch eine Schwäche auf: Die Polarisation des ausgesendeten Lichts kann sich während des Betriebs ändern. Das Team um Ivo Utke konnte nun mittels der Methode „Focused Electron Beam Induced Processing“ (FEBIP) Abhilfe schaffen. Dazu werden zu einer Probe, die sich bereits in der Vakuumkammer des Mikroskops befindet, geeignete Gasmoleküle injiziert. Diese lagern sich zunächst reversibel auf der Probe ab. Der fokussierte Elektronenstrahl, der sonst dazu dient, die Objekte sichtbar zu machen, induziert nun chemische Reaktionen der Gasmoleküle – und zwar nur dort, wo er auftrifft. Die entstehenden nichtflüchtigen Verbindungen bleiben dann dauerhaft auf der Probe.

„FEBIP könnten schon bald zu einer echten Nanofabrikationsplattform werden, um minimal-invasiv und direkt Nanostrukturen herzustellen, ohne dass die durchaus grossen Investitionen eines Reinraums nötig wären“, so Utke.

EMPA / KK

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