Wiener Physiker: Intelligente Mischung bringt scharfe Trennung

9. Dezember 2004, 20:00
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Neues Verfahren soll besonders feine Strukturen aus Metallen zaubern

Wien - Mit einem neuen Verfahren wollen Wissenschafter um Gero Vogl, Professor am Institut für Materialphysik der Universität Wien, besonders feine Strukturen aus Metallen zaubern. Leitungen mit scharfen Kanten stehen besonders in der immer kleiner werdenden Mikroelektronik hoch im Kurs. Wie die Wiener Forscher gemeinsam mit Kollegen aus Debrecen (Ungarn) in der Donnerstag-Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift "Science" ausführen, kann gerade eine bestimmte Mischung von Metallen besonders scharfe Trennlinien bringen.

Ein Problem, mit dem Physiker, Materialwissenschafter, Physiker und Ingenieure bei der fortschreitenden Verzwergung von elektronischen Bauteilen zu kämpfen haben, ist die so genannte Diffusion. Das Phänomen ist auch im täglichen Leben zu beobachten, etwa wenn man einen Tropfen Tinte in ein Glas Wasser bringt. Auch ohne die beiden Flüssigkeiten umzurühren, vermischen sie sich mit der Zeit, es entsteht eine gleichmäßig blaue Farbe.

Problem diffuser Grenzschichten

Jedenfalls auf der Ebene der Atome können sich ähnliche Vorgänge auch zwischen Metallen oder Metallen und Halbleitern abspielen. So verschmieren Grenzen, was besonders bei nur noch wenigen Nanometern (ein Nanometer ist ein millionstel Millimeter) dicken Leitungen zum Problem werden kann. Die Forscher arbeiteten bei ihren Experimenten mit hauchdünnen, über einander aufgebrachten Schichten von Molybdän und Vanadium. Auch hier entstehen diffuse Grenzschichten, in denen sich die Metalle vermischen.

Allerdings ist das Verhalten der Atome höchst unterschiedlich. "Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Atomen der einen Sorte (Molybdän) hängt stark von der Konzentration der anderen Atomsorte ab", erklärte Vogl gegenüber der APA. Im konkreten Fall diffundieren die Molybdän-Atome im reinen Vanadium-Material besonders schnell. Steigt jedoch die Konzentration von Molybdän im Vanadium, nimmt die Geschwindigkeit ab.

"Stau-Fronten" erzeugen

Heizt man nun die Probe ganz gezielt auf, so können die Wissenschafter eine Art von Stau-Fronten erzeugen. Vergleichbar ist das ganze mit einem Stau auf der Autobahn, wenn schnelle auf langsame Fahrzeuge treffen, schiebt sich die Reihe zusammen wie eine Ziehharmonika. Ähnlich werden durch die Steuerung über die Temperatur in den Metallen schnellere und langsamere Atome so bewegt, dass sich eine vergleichsweise scharfe Kante des gewünschten Materials bildet. Die so entstandenen Fronten sind dann deutlich schärfer gezogen, als die ursprünglich aufgespritzten Schichten.

Für die Mikroelektronik bedeutet die neue Methode eine weitere Möglichkeit zur Verkleinerung von Bauteilen. Eine Leitungsbahn mit unscharfen Grenzen muss nämlich für eine einwandfreie Funktion breiter ausgeführt werden, als eine mit einer scharf gezogenen Begrenzungen. Die Forschungen wurden vom Bildungsministerium unterstützt. (APA)

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