Ohne Kurzschluss: Wasser ermöglicht noch kompaktere Elektrotechnik

Forscher können High-Tech-Chips künftig noch kleiner bauen. Winzige Nano-Drähte werden dazu in gitterartigen Strukturen aneinandergereiht. Bei der Anordnung der Drähte hilft die Oberflächenspannung von Wasser.

Wasser könnte den Weg für noch kompaktere Elektronik bereiten. Denn US-Forscher haben eine neue Methode entwickelt, bei der sie mithilfe von Wasser winzige Nanodrähte genau anordnen. Das funktioniert sowohl für metallische Nanodrähte als auch bei Halbleitern.

„Dass könnte große Bedeutung für die Chip-Herstellung haben, da die Drähte leicht auf Größen unter zehn Nanometern gebracht werden“, meint James Tour, Chemie- und Informatikprofessor an der Rice University in Houston im US-Bundesstaat Texas.

Ständig kompakter werdende Schaltkreise stecken hinter der Miniaturisierung von Elektronikprodukten und immer leistungsfähigeren Computern. Doch wird es immer schwieriger, etablierte Herstellungsprozesse für noch kleinere Strukturgrößen anzupassen. Entsprechend dünne Nanodrähte könnten Abhilfe schaffen.

Bislang war es nicht möglich, Nanodrähte unter zehn Nanometern in Masse auf einer Oberfläche anzuordnen. Seinem Team ist das jetzt dank des Meniskus, der Krümmung am Rande einer Wasseroberfläche, gelungen.

Der Ansatz der Rice-Forscher nutzt aus, wie Wasser an Oberflächen haftet. Der Meniskus wird praktisch zur Maskierung, die letztlich die spätere Anordnung der Nanodrähte bestimmt. Daher haben die Forscher das Verfahren „Meniscus-Mask Lithography“ getauft.

Damit ist es gelungen, Nanodrähte von sechs bis 16 Nanometern Durchmesser aus diversen Materialien zu fertigen, darunter Silizium, Siliziumdioxid, Gold, Chrom, Titan und Aluminium. Zudem hat das Team gitterartige Strukturen aus leitenden Nanodrähten ein oder mehrerer Materialien gefertigt.

Für die Nutzung von Nanodrähten in integrierten Schaltkreisen verspricht das den Vorteil, dass kompakte Drähte gleich sinnvoll angeordnet werden. Bisherige Lithographie-Ansätze stoßen laut der Rice University bereits an ihre Miniaturisierungsgrenzen.

Bei Massenfertigungs-Methoden für Nanodrähten bestehe zudem das Problem, dass es schwer ist, die Drähte nachträglich als Teil von Schaltkreisen in Position zu bringen. Tour zufolge kommt hinzu, dass der Ansatz keine größeren Modifikationen an aktuellen Fertigungsprozessen erfordert.

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