Nanotrådar för framtidens produkter

Nanostrukturer är inte bara mycket mindre än andra strukturer. De har också unika egenskaper som möjliggör många av framtidens högteknologiska produkter. På Lunds universitet görs världsledande forskning för att ta nanotekniken närmare möjliga industriella tillämpningar.

En viktig del är nanotrådar. Dessa är mycket små halvledarstavar, som har unika optiska och elektroniska egenskaper. De kan exempelvis användas för framtidens snabba och energieffektiva transistorer, lysdioder och solceller. Ett problem med dagens teknik för att framställa nanotrådar, som är baserad på elektronstrålelitografi, är att den är mycket långsam och dyr.

Storskalig tillverkning
Ivan Maximov, docent i fysik vid Avdelningen för Fasta tillståndets fysik och koordinator för Exploratory Nanotechnology inom NanoLund, forskar om att vidareutveckla och förbättra en annan teknik för att snabbt, kostnadseffektivt och storskaligt tillverka nanotrådar – Nanoimprint Lithography (NIL).
– Det är en i grunden enkel teknik, som är mycket lovande för nanotrådar. Den är enormt snabb, ger mycket hög upplösning och lämpar sig väldigt väl för massproduktion och industriell användning, förklarar han.
Förenklat går NIL ut på att överföra mönster till en halvledarskiva, kallad substrat, med en slags stämpel. Genom att placera en nanostrukturerad metall- eller kisel-stämpel i ett plastlager som ligger på substratet kan man med hjälp av värme och tryck göra avtryck i plasten. Detta kan upprepas tusentals gånger. Sedan överförs mönstret från plasten till det aktuella substratet.
– Ett huvudfokus för vår forskning är stämpeltillverkning. Stämpeln är nyckeln, som bestämmer upplösning och andra egenskaper i den färdiga enheten, berättar Ivan Maximov.

Goda resultat
Projektet, som finansieras av SSF, börjar komma till sitt slut. Ivan Maximov är mycket nöjd med resultaten.
– Vi har skapat hårdvara i form av infrastruktur, maskiner och verktygslåda samt formulerat protokoll för stämpeltillverkning. Sedan har vi framgångsrikt utformat metoder för att flytta över mönstret från stämpeln till polymeren och vidare till substratet med upplösning bättre än 20 nm. Flera företag är intresserade av att kommersialisera teknologin, berättar han.
NanoLund vid Lunds universitet är en hubb för avancerad nanoforskning, från grundforskning till applikation och kommersialisering. En viktig del av Ivan Maximovs arbete är att undervisa studenter i kursen ”Avancerad framställning av nanostrukturer”.
– Jag har studenter som gått vidare och doktorerat inom nanovetenskap, vilket är väldigt roligt. Detta är ett enormt brett och viktigt fält, där framtidens produkter skapas, ned till atomnivå.