Bei Silizium ist mit aktuell genutzten lithografischen Verfahren eine Nanofabrikation auf die Oberfläche beschränkt. Die verfügbaren Methoden können entweder die Waferoberfläche nicht ohne unerwünschte Materialveränderungen durchdringen, oder sie sind durch die mikrometrische Auflösung der Laserlithographie begrenzt.
Eine von einem Team der Bilkent-Universität entwickelte Technik übertrifft die derzeitigen Grenzen und ermöglicht die kontrollierte Herstellung von Nanostrukturen, die tief im Inneren von Siliziumwafern vergraben sind.
Das Team stellte sich der doppelten Herausforderung komplexer optischer Effekte innerhalb des Wafers und der inhärenten Beugungsgrenze des Laserlichts. Sie überwanden diese durch den Einsatz einer speziellen Art von Laserpuls, der durch räumliche Lichtmodulation erzeugt wurde. Die nicht-beugende Beschaffenheit des Strahls überwindet optische Streueffekte, die bisher eine präzise Energiedeposition behindert haben, und erzeugt extrem kleine, lokalisierte Hohlräume im Wafer.
Diesem Prozess folgt ein emergenter Seeding-Effekt, bei dem vorgeformte Nano-Vakuumporen unter der Oberfläche eine starke Feldverstärkung in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft erzeugen. Dieses neue Herstellungsverfahren stellt eine Verbesserung um eine Größenordnung gegenüber dem Stand der Technik dar und ermöglicht Strukturgrößen von bis zu 100 nm.
Die Forschenden erwarten, dass das untersuchte Verfahren eine weitere Integration auf Siliziumbasis und fortgeschrittene Photonik ermöglichen wird. Jetzt gelte es zu klären, ob eine vollständige dreidimensionale Silizium-Nanofabrikation möglich ist. (jr)
