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  • 28. Februar 2012

    Interview mit Dr. Roland Germann, IBM Research – Zürich (Teil 2)

    Im zweiten Teil unseres Interviews mit Dr. Roland Germann, Manager und Betriebsleiter des Binnig and Rohrer Nanotechnology Centers bei IBM Research – Zürich erfahren wir mehr über Reinraum und ISO-Klassen, Ergebnisse und gesteckte Ziele. Auch gibt es Antworten zu den Fragen, was es mit den sogenannten „Noise-free Labs“ auf sich hat und an welcher Stelle sich das Forschungs-Center in der Zukunft positioniert.

    Reinraum IBM Research Zürich

    Reinraum im Forschungszentrum IBM Research Zürich (Foto: IBM Research - Zürich)

    Welche Ergebnisse konnten schon erzielt werden?

    Die oben genannten Herstellungsverfahren haben schon beeindruckende Resultate geliefert. Mit dem AFM-basierten Nano-Meissel wurde etwa die kleinste 3D-Weltkarte auf 22 x 11 Mikrometern realisiert, wobei einige Strukturen bis zu 15 Nanometer klein sind. Etwa 1000 solcher Weltkarten würden auf der Oberfläche eines Salzkorns Platz finden. Die Leistungsfähigkeit der Nanodruckmethode haben die Forscher erst kürzlich wieder eindrücklich unter Beweis gestellt: Ihnen ist es erstmals gelungen, so genannte Nanostäbchen – 25 Nanometer auf 80 Nanometer groß – präzise und mit gezielter Längs- oder Querausrichtung auf einer Oberfläche anzuordnen.

    Dr. Roland Germann

    Dr. Roland Germann im Reinraum des Binnig and Rohrer Nanotechnologie-Center (Foto: IBM Research - Zürich)

    Diese Möglichkeit ist nicht nur interessant in der Halbleiterelektronik, sondern könnte auch im Bereich des Fälschungsschutzes für Wertgegenstände zur Anwendung kommen. Bei der Bauelemente-Forschung wurden erste Transistoren auf Basis von Silizium-Nanodrähten realisiert und im Bereich der molekularen Elektronik konnte bereits gezeigt werden, dass einzelne Moleküle gezielt zwischen zwei Zuständen hin- und hergeschaltet werden können.

    Welche Branchen profitieren besonders von den Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten des Zentrums in Rüschlikon?

    Für uns im Zentrum stehen natürlich Anwendungen in der Computer- und Halbleitertechnologie. Aber die Erkenntnisse, Verfahren und neuen Technologien, die hier erforscht werden, sind auch interessant für viele andere Bereiche: die Materialtechnik, Energie- und Umwelttechnik, Sensorik und selbst die Medizintechnik- und Biotechnologie können profitieren.

    Gibt es auch Projekte, die sich ganz speziell auf die Automobilbranche konzentrieren?

    Unsere Forschung ist nicht direkt auf die Automobilbranche ausgerichtet. Indirekt wird aber diese Branche von Fortschritten bei Mikroprozessoren, Sensoren und optischer Datenübertragung profitieren.

    Am Forschungszentrum Nanotechnologie gibt es auch sogenannte „Noise-free Labs“. Was hat es damit auf sich und wozu werden solche Laboratorien benötigt?

    Forschung auf der Nanometerskala erfordert die Fabrikation und Charakterisierung mit der entsprechenden Genauigkeit. Die sechs „Noise-free Labs“ – Speziallabors für extrem empfindliche Messungen und Experimente – stellen eine Besonderheit dar, die in dieser Form nach unserer Kenntnis weltweit einmalig sind. Diese Labors sind sehr gut vor äußeren Einwirkungen wie mechanische Erschütterungen, elektromagnetischen Feldern und Temperaturschwankungen geschützt. Die Kombination der in den „Noise-free Labs“ getroffenen Maßnahmen ist in dieser Art einzigartig und eröffnet eine neue Qualität der Messungen. Genutzt werden die Labors für Untersuchungen der Transporteigenschaften von Nanodrähten, zur Erforschung des Elektronenspins oder etwa für hochpräzise E-Beam-Lithographie.

    Reinraumschleuse

    Zugang zu den Reinräumen (Foto: IBM Research - Zürich)

    Die Wissenschaftler am Forschungszentrum arbeiten auch in speziellen Reinräumen. Wie groß ist der Reinraumkomplex und unter welchen Reinraum-Klassen bzw. ISO-Bedingungen wird hier gearbeitet?

    Der 950 Quadratmeter große Reinraum dient der Herstellung von Mikro- und Nanostrukturen auf Materialien wie wir sie aus der Halbleitertechnologie kennen (Silizium, III/V-Halbleiter, Kohlenstoff, Metalle, Isolatoren, etc). Der Reinraum ist in einem ‚bay-chase-layout‘ konzipiert, bei dem die einzelnen Reinraumsektoren von einer Servicezone umgeben sind. Die Reinraumklasse in den einzelnen Sektoren variiert je nach Anforderung zwischen Klasse 100 (ISO 5) und Klasse 10 000 (ISO 7). Empfindliche Prozesse, wie optische und Elektronenstrahl-Lithographie finden z.B. in einer Klasse 100 Umgebung statt. Zudem sind für diese Prozesse auch eine konstante Temperatur und eine genaue Kontrolle der Luftfeuchtigkeit notwendig.

    Ist ein weiterer Ausbau des Zentrums in der Zukunft geplant?

    Wie eingangs erwähnt sind noch nicht alle Investitionen in die Tools getätigt. In diesem Sinne wird in den kommenden Jahren die Toolbasis, entsprechend den Bedürfnissen der Forschung und dem Fortschritt im Bereich der Gerätetechnik, weiter erweitert. Ein Ausbau des Gebäudes ist jedoch nicht geplant.

    Was wünschen Sie sich für die Zukunft in Hinblick auf Ihre Forschungstätigkeit und wo sehen Sie das Zentrum in einem Jahrzehnt?

    Momentan geht es für mich und mein Team darum, alle geplanten Tools zu beschaffen und zu installieren sowie einen reibungslosen Betrieb des Reinraums zu organisieren. Ziel ist es, den verschiedenen Forschungsgruppen von ETH und IBM eine state-of-the-art Infrastruktur zur Herstellung und Charakterisierung von Mikro- und Nanostrukturen in die Hand zu geben, um so herausragende Forschungsergebnisse zu ermöglichen. Mittelfristig soll das Binnig and Rohrer Nanotechnology Center als eines der weltweit führenden Nanotechnologie-Labore etabliert werden.

    Das Interview führte Ursula Pidun
     

    (Alle Fotorechte IBM Research – Zürich; Animation Sauberkeit & Reinraum)

     

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    Verfasst von Ursula Pidun

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