Höchstauflösende 3D NanoImprint Stempel und NanoImprint-Technologie

NanoImprint ist ein Abformungsverfahren, bei dem Nanostrukturen von einem Stempel (Negativ) in aushärtbare Materialien (Positiv) abgeformt werden. Dabei ist nicht nur eine Abformung einer großen Zahl von Nanostruktur-Systemen möglich, sondern auch die Herstellung hochpräziser Nanostrukturen auf großen Flächen durch ein „Step-and-Repeat“ oder ein „Rolle“-Verfahren. NanoImprint (Film s.u.) ist nicht nur für funktionelle Oberflächen und für nano-optische Strukturen interessant, sondern steht auch auf der Roadmap zur zukünftigen Chipherstellung ab 2020. Damit charakterisiert diese Nanotechnologie neben ihrer außerordentlichen Anwendungsbreite auch ihre ausgeprägte Zukunftsperspektive und Nachhaltigkeit. Ein Konsortium aus Instituten der Universität Kassel, dem Photonik Zentrum Hessen in Wetzlar (PZH) und der FH Giessen-Friedberg spannt den Bogen von der grundlagenwissenschaftlichen Methodenentwicklung bis hin zur konkreten Anwendung der Methode. Eine neuartige nanotechnologische Herstellungsmethode für hochpräzise 3D NanoImprint-Stempel, welche 2007 im INA entwickelt, erprobt und zum Patent angemeldet wurde, bildet eine wertvolle Basis und ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal. Im Frühjahr gelang die Herstellung von Strukturen mit einer vertikalen Auflösung von bis zu 0,1nm, wodurch erstmals die Herstellung komplizierter 3D Strukturen im Abformungsmodus mit sehr hoher vertikaler Präzision gegeben ist. Abb. 2a und Abb. 3 zeigen die gemessene Oberflächenstruktur des Stempels und der in ein ausgehärtetes Material abgeformten Strukturen. In diesem Beispiel demonstriert der neuartige Stempel sein Potential zur Erzielung extremer Planarität (etwa 0,2nm). Man beachte, dass dies auf benachbarten Flächen auf anderem vertikalen Niveau ebenso erreicht wird. Die Farben geben dabei analog zu Landkarten, die Höhenmorphologie wieder.

In der Forschung nutzt das NanoImprint Konsortium Hessen Synergien zwischen den unterschiedlichen involvierten Fachdisziplinen Biologie, Chemie, Elektrotechnik und Physik. Die Herstellung der hochpräzisen Stempel soll durch das Aufbringen einer monomolekularen Antihaft-Beschichtung ergänzt werden. Anwendungen der Methodik werden auf folgenden Gebieten bearbeitet: organische LEDs, organische Elektronik, anorganisch/organische Laser, medizintechnische Nanospektrometer, Quantenpunktstrukturen für höchstbitratige Kommunikation, Biosensorik, Mikrofluidik, magnetische Speicher-Strukturen, optische ASICS, sichere optische Sensorik, Lichtlenkung (hessen-nanotech NEWS / DBU) und Nanoantennen-Arrays. Damit gliedert sich dieses Vorhaben auch homogen in das Schwerpunktthema „Nanophotonik“ des NanoNetzwerkHessen wie auch in die Thematik des Kompetenznetzes Optische Technologien Hessen/Rheinland-Pfalz - Optence - ein.