Positionierung von Nanodrähten

PCT/EP2015/079605

"Verfahren zur Herstellung eines mit Nanodrähten strukturierten Substrats, Hergestelltes Substrat und Verwendung des Substrats "Patentverfahren anhängig.

Nanodraht auf Si mit Fängerstrukturen
Nanodraht auf Si mit Fängerstrukturen
Nandodraht mit Kontaktzonen
Nandodraht mit Kontaktzonen

1: Grundkörper der Messzelle;
9: Gegenstück zum Grundkörper;
20: Dichtungsring;
21: zweiter Teil der Arbeitselektrode;
22: Teil einer Gegenelektrode;
23: Teil einer Referenzelektrode (mit Elektrolyt gefüllter Schlauch);
24: elektrisch leitfähige Feder;
25: hoher Klemmring;
26: flacher Klemmring;
27: Befestigungsschraube;

Positionierung von Nanodrähten

  • Anwendungsgebiete

    • Mikroelektronik
    • Mikrosystemtechnik
    • Mirkosensorik
  • Vorteile

    • Verfahren ohne Gleitmittel
    • Verfahren ohne lithographische Lackmaske
    • Selektive Positionierung von Nanodrähten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dessen Hilfe Nanodrähte auf Substaten exakt positioniert werden können. Das besondere an dem Verfahren ist, dass es ohne Gleitmittel oder lithographische Lackmasken auskommt. Das Verfahren basiert auf loakl unterschiedlichen, tribologischen Eigenschaften, um lokal definiert Nanodrähte zu positionieren.

Mit dem Verfahren können Substrate mit Nanodrähten strukturiert werden, was in der Mikrosystemtechnik z.B. bei der Positionierung einer aus einem Nanodraht bestehenden Sensorspitze auf einem elektrischen Kontakt benötigt wird. In der Mikroelektronik ist mit dem Verfahren die Kontaktierung von Bereichen mit Hilfe des Nanodrahts möglich. Die Erfindung ermöglicht es, in einem separaten Prozess hergestellte Nanodrähte, die auf einem Donatorsubstrat gewachsen wurden, in einer definierten Geometrie auf substrate der Mikroelektronik und Sensorik planar abzulegen. Der Nutzer kann die Ausrichtung des Nanodrahts /der Nanodrähte, die Abscheidungsdichte sowie die Positionierung der Nanodrähte entlang der Oberfläche des  Zielsubstrats bestimmen.

Bekannte Verfahren sind Nanodrähte vom Donatorsubstrat abzubrechen und mit Hilfe von Manipulatoren an die gwünschten Orte zu transferieren. Dies Verfahren ist sehr zeitaufwändig. Andere Verfahren brechen Nanodrähte ab oder übertragen Nanodrähte gelöst auf das Zielsubstrat, wobei keine Kontrolle bezüglich der lateralen Position oder der Ausrichtung der Nanodrähte besteht. Es gibt darüber hinaus auch Verfahren die die Ausrichtung von Nanodrähten mit elektrischen Feldern, akustischen Oberflächenwellen oder definierten Strömungen realisieren. Diese Techniken sind, obwohl gute Ergebnisse erzielt wurden, nicht skalierbar. 

Ein weiteres Verfahren ist das Kontaktprinting, bei dem Nanodrähte im mechanischen Kontakt mit dem Substrat stehen. Durch Bewegung des Nanodrähte Donators relativ zum Zielsubstrat, lösen sich die Nanodrähte vom Donator. Eine kontollierte Positionierung ist bei diesem Verfahren bisher nur in Kombination mit einem Photolackprozess erreicht, bei dem vor dem Aufbringen der Nanodrähte, Fotolackk auf dem Substrat aufgebracht wurd und mikrotechnologische strukturiert wird. Nach entfernen des Photolacks sind Nanodrähte nur dort vorhanden, wo kein Photolack gewesen ist. Die Dichte der abgeschiedenen Nanodrähte ist vom Anpressdruck, der chemischen Funktionalisierung der Oberfläche sowie von einem Gleitmittel (z.B. Silkonöl) abhängig.

Ulmer Verfahren

Das Ulmer Verfahren um Nanodrähte auf einem strukturierten Substrat zu positionieren basiert darauf, dass auf dem Substrat der Bereich auf/an dem der Nanodraht positioniert werden soll, andere tribologischen Eigenschaften hat, als die Umgebung. Dann werden die Nanodrähte des Donatorsubstrats mit dem Zielsubstrat in Kontakt gebracht und das Donatorsubstrat relativ zum Zielsubstrat bewegt. Die Struktur die die unterschiedlichen tribologischen Eigenschaften bereitstellt für die Positionierung wird Fängerstruktur genannt, wobei die einfachste topografische Fängerstruktur eine Stufe (Hohenunterschied) in Bewegungsrichtung darstellt.

Die EP-Anmeldung hat das Veröffentlichungsaktenzeichen EP3233718.

Kontakt

Dez I Recht, Organisation und Marketing

Dipl. Ing. Martin Schulz
Helmholtzstr. 16
89081 Ulm

Tel.:+49 731 50 22008
Mail: martin.schulz(at)uni-ulm.de