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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Diffusion im Dienste der Mikroelektronik |
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| | | Mit einem neuen Verfahren wollen Wissenschaftler vom Institut für Materialphysik der Universität Wien Legierungen mit besonders mit scharfen Grenzschichten herzustellen, die etwa für die Mikroelektronik interessant sind. Der Clou daran: Man bediente sich dabei der so genannten Diffusion, die "normaler Weise" genau den gegenteiligen Effekt auslöst. |
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Wie die Wiener Forscher gemeinsam mit Kollegen aus Debrecen (Ungarn) in einer aktuellen Studie ausführen, kann gerade eine bestimmte Mischung von Metallen besonders scharfe Trennlinien bringen.
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Die Studie "Transient Interface Sharpening in Miscible Alloys" von Zoltan Erdelyi et al. erschien im Fachjournal "Science" (Band 306, S. 1913-5, Ausgabe vom 10.12.2004). |
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 Science |
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Diffusion setzt Miniaturisierung Grenzen |
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Ein Problem, mit dem Physiker, Materialwissenschaftler und Ingenieure bei der fortschreitenden Verzwergung von elektronischen Bauteilen zu kämpfen haben ist die so genannte Diffusion.
Das Phänomen ist auch im täglichen Leben zu beobachten, etwa wenn man einen Tropfen Tinte in ein Glas Wasser bringt. Auch ohne die beiden Flüssigkeiten umzurühren, vermischen sie sich mit der Zeit, es entsteht eine gleichmäßig blaue Farbe.
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Diffusionsgeschwindigkeit hängt vom Element ab |
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Allerdings ist das Verhalten der Atome höchst unterschiedlich. "Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Atomen der einen Sorte (Molybdän) hängt stark von der Konzentration der anderen Atomsorte ab", erklärte der Vorstand des Instituts für Materialphysik der Uni Wien, Gero Vogl, gegenüber der APA.
Im konkreten Fall diffundieren die Molybdän-Atome im reinen Vanadium-Material besonders schnell. Steigt jedoch die Konzentration von Molybdän im Vanadium, nimmt die Geschwindigkeit ab.
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Atomarer Stau erzeugt scharfe Grenzflächen |
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Heizt man nun die Probe ganz gezielt auf, so können die Wissenschaftler eine Art von Stau-Fronten erzeugen. Vergleichbar ist das ganze mit einem Stau auf der Autobahn, wenn schnelle auf langsame Fahrzeuge treffen, schiebt sich die Reihe zusammen wie eine Ziehharmonika.
Ähnlich werden durch die Steuerung über die Temperatur in den Metallen schnellere und langsamere Atome so bewegt, dass sich eine vergleichsweise scharfe Kante des gewünschten Materials bildet. Die so entstandenen Fronten sind dann deutlich schärfer gezogen, als die ursprünglich aufgespritzten Schichten.
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Anwendung in der Mikroelektronik |
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"Während also Grenzschichten durch Diffusion üblicherweise unschärfer werden, konnten wir zeigen, dass auf der Nanoskala unter gewissen Voraussetzungen genau das Gegenteil auftritt und Grenzschichten von selbst (nämlich durch Diffusion) schärfer werden", erklärt Lorenz Stadler, ein Co-Autor der vorliegenden Studie, gegenüber science.ORF.at.
Für die Mikroelektronik bedeutet die neue Methode eine weitere Möglichkeit zur Verkleinerung von Bauteilen. Eine Leitungsbahn mit unscharfen Grenzen muss nämlich für eine einwandfreie Funktion breiter ausgeführt werden, als eine mit scharf gezogenen Begrenzungen. Die Forschungen wurden vom Bildungsministerium unterstützt.
[science.ORF.at/APA, 10.12.04]
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Mehr zu diesem Thema in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
