Unsichtbar und doch allgegenwärtig.
Mikrotechnik begegnet uns heutzutage in vielen Bereichen.
So verbessern Nano- und Mikrostrukturen bei der Computertomografie den
Bildkontrast.
Auch in Röntgenlinsen finden sie breite Anwendungen.
Viele funktionale Details in Mikrostrukturen sind nur einige Nanometer
groß.
Ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter, also einem
Milliardstel Meter.
Die Dicke eines menschlichen Haares beträgt bis zu 0,1 Millimeter.
Ein Nanometer ist also hunderttausendmal kleiner als der Durchmesser
eines Haares.
Doch wie stellt man etwas so Winziges her?
Welche Technologie steckt dahinter?
Am KIT, dem Karlsruher Institut für Technologie, nutzt das Institut
für Mikrostrukturtechnik einen Elektronenstrahlschreiber, einen
sogenannten E-Beam, um Mikrostrukturen herzustellen.
In diesem Größenbereich wird selbst ein Staubkorn zu einem Problem.
Jegliche Verschmutzung muss bei der Fertigung vermieden werden.
Um dies zu gewährleisten, wird das 2,8 Tonnen schwere Gerät in einem
Reihenraum betrieben.
Der E-Beam ist so empfindlich, dass der Reihenraum elektromagnetisch
abgeschirmt ist.
Selbst die Strahlung eines Handys würde ausreichen, um den Vorgang zu
stören.
Eine Antivibrationsplattform sorgt dafür, dass das Gerät nicht durch
Erschütterungen am Boden beeinflusst wird.
Bevor der E-Beam jedoch zum Einsatz kommt, ist, wie beim Häuserbau,
ein Bauplan für die gewünschte Struktur erforderlich.
Ein CAD-Programm erstellt nach definierten Vorgaben den Plan, den der
E -Beam anschließend umsetzt.
Seinen Namen hat der Elektronenstrahlschreiber daher, dass er mit
Hilfe von Elektronen den Bauplan der Struktur auf eine
Kunststoffschicht überträgt.
Ähnlich einer Schreibmaschine schreibt er die Struktur auf das
Material, mit Elektronen statt mit Tinte.
Die Elektronen werden mit 100.000 Volt Spannung beschleunigt.
Sie treffen auf eine dünne Kunststoffschicht, die zuvor in der
erforderlichen Stärke auf einer Siliziumscheibe, einem sogenannten
Wafer, aufgetragen wurde.
Die Bereiche, die laut CAD-Bauplan vorgesehen sind, werden Punkt für
Punkt mit Elektronen beschossen.
Dort, wo die Elektronen auftreffen, werden die langkettigen Moleküle
des Kunststoffs in kleinere Molekülketten zerlegt.
Im nächsten Schritt werden diese kurzkettigen Moleküle herausgelöst.
Zurück bleibt die gewünschte Mikrostruktur, in diesem Fall das KIT
-Logo mit einer Strichbreite von 40 Nanometern.