Nanotechnologie
Nanotechnologies

Diese Vorlesung beschäftigt sich mit essenziellen Methoden der Nanofabrikation (optische, Elektronenstrahllithografie, und FIB) sowie neuere Methoden (Röntgenlithografie, Nanoimprint, etc.). Im speziellen werden die physikalischen Prinzipien der jeweiligen Methoden diskutiert und deren Limitationen aufgezeigt. Neben Top-down Methoden werden auch Bottom-up Methoden besprochen zur Synthese und Kristallwachstum von Halbleiternanostrukturen (wie physikalische und chemische Gasphasenepitaxie, MOCVD, MBE, etc.) und die physikalischen Wachstumsprinzipien für 0D, 1D und 2D Materialen beleuchtet. Anhand von aktuellen Beispielen soll der Einsatz dieser niedrigdimensionalen Systeme in technologischen Anwendungen dargestellt werden. Im zweiten Teil werden spezifische nanoanalytische Methoden zur Charakterisierung von strukturellen, Oberflächen- und atomaren Eigenschaften der nanostrukturierten Materialien vorgestellt. Hier werden u.a. Methoden wir Elektronenmikroskopie, oberflächen-sensitive Methoden, Ionenstrahl-Methoden, Röntgenmethoden und neuere fortgeschrittene Methoden wie Atomsondentomografie, usw. besprochen. Diese dienen als Bindeglied zum Verständnis des wichtigen Zusammenhangs zwischen der Herstellung von Materialien und deren Wirkungsweise in technologischen Anwendungen.

Die Studierenden verfügen nach erfolgreichem Bestehen des Moduls Nanotechnologie über:

1. Grundkenntnisse in der Nanofabrikation und Analyse von vorwiegend halbleiterbasierten Bauelementen,
2. die Fähgikeit für relevante nanotechnologische Anwendungen gezielte Fabrikationstechniken auszuwählen und zu beurteilen,
3. die Möglichkeit die Grenzen von verschiedenen Methoden zu erforschen,
4. die Fähigkeit zur strukturellen, atomaren und gernzflächenspezifischen Analyse in nanostrukturierten Materialien und
5. die Erkenntis über das wesentliche Wechselspiel zwischen Materialherstellung, strukturellen und elektronischen Eigenschaften und deren Auswirkung auf die Funktionalität in hochtechnologischen Anwendungen.

Grundlagen der Festkörperphysik

Das Modul besteht aus einer Vorlesung und einer Übung. In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Lehrinhalte im Vortrag präsentiert und durch anschauliche Beispiele sowie durch Diskussion mit den Studierenden vermittelt. Dabei werden die Studierenden auch zur eigenständigen inhaltlichen Auseinandersetzung mit den behandelten Themen sowie zum Studium der zugehörigen Literatur motiviert.

In den Übungen lernen die Studierenden Aufgaben selbstständig zu lösen. Hier können Aufgabenblätter zur selbstständigen Kontrolle und Vertiefung der gelernten Methoden bearbeitet werden. Die bearbeiteten Aufgaben der Studierenden werden mit einem/r wissenschaftlichen Mitarbeiter/in durchgerechnet und besprochen.

Präsentation, Laborbesichtigung

Vorlesungsfolien und darin enthaltene Referenzen

Die Prüfungsleistung wird in Form einer schriftlichen Prüfung von 90 Minuten Dauer erbracht. Die Studierenden sollen in der Prüfung zeigen, dass sie in der Lage sind, halbleiterbasierte Fabrikationstechniken und Analytikmethoden in der Nanotechnologie zu beurteilen. Sie müssen durch Beantwortung von Verständnisfragen ihre Kenntnisse der Zusammenhänge zwischen phyikalischen Eigenschaften der jeweiligen Methoden, die dadurch definierten Limits und Anwendungsgebiete in der Materialherstellung sowie der strukturellen und elektronischen Eigenschaften unterschiedlicher Materialsysteme demonstrieren.