Programm zur Erforschung der nächsten Generation in der synthetischen Diamantgeräteproduktion erfolgreich beendet
Die "Micromachined Diamond Device Initiative" (MIDDI) unter Leitung von Forschern der Element Six Ltd in Zusammenarbeit mit dem "Institute of Photonics" der Universität Strathclyde wurde erfolgreich abgeschlossen. Die vom britischen Handels- und Industrieministerium mitfinanzierte MIDDI sollte weltweit führende Technologien zur Herstellung mikroelektronischer Geräte auf Diamantbasis entwickeln, um den europäischen Unternehmen gegenüber Japan und den USA einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.
Die MIDDI konzentrierte sich vor allem darauf, ein "Tool-Kit" fortschrittlicher Fertigungstechnologien auf Mikro- und Nanoebene zu entwerfen, mit dem man elektronische Geräte der nächsten Generation mit hoher Frequenz und Leistung, basierend auf einem synthetischen einzelnen Kristalldiamanten, entwickeln könnte.
Die Rolle des Institute of Photonics (IoP) an der Universität Strathclyde bestand darin, das Fachwissen in der Plasmaätztechnologie bereitzustellen, durch die die präzisen, in der Gerätefertigung nötigen Oberflächenmerkmale definiert werden. Das Institut wurde 1995 gegründet und ist zu einem Erfahrungszentrum für das Ätzen von Materialien herangewachsen, die sich traditionell nur schwer verarbeiten liessen. Die Erfahrung mit Materialien hat zum Erfolg des Instituts in der Halbleiter-Optoelektronik, im Festkörper-Laser-Engineering und in der Biophotonik beigetragen.
Prof. Martin Dawson, stellvertretender Direktor des IoP, kommentiert: "Das MIDDI-Projekt hat sich als ein klassisches Beispiel dafür erwiesen, wie britische Universitäten und die britische Industrie für eine erfolgreiche technologische Entwicklung zusammenarbeiten können. Element Six bildete bei dieser Projektherausforderung den Rahmen und stellte fortschrittliche Diamantstrukturen mit kontrollierten Dotiereigenschaften bereit. Die Universität meisterte die Herausforderung ihrerseits, indem sie einen innovativen Ansatz der Trockenätzung entwickelt hat, für den ein gemeinsames Patent angemeldet ist. So wurde der Weg frei für eine real herstellbare Diamantelektronik. Doch es gibt auch weitergehende Folgen für sehr viele neue Technologien. Zu diesen zählt die Diamantphotonik, bei der die Universität Strathclyde - unterstützt von Element Six - jetzt stark präsent ist."
Das Projekt hat Erfolge in drei Bereichen verzeichnet, die Element Six dabei helfen werden, die Entwicklung in Diamant gefertigter, aktiver elektronischer Geräte zu unterstützen. Erstens führte das Projekt zu einer verbesserten Technologie zur Synthese und Verarbeitung, die in der Produktion von Substraten und epitaxialen Schichten mit Oberflächen geringer Rauheit auf atomarer Ebene genutzt werden. Die Fähigkeit, Hochpräzisions-Diamantschichten auf Nanoebene herzustellen, hängt von mehreren, komplexen Verarbeitungs- und Syntheseschritten ab. Für ein aktives elektronisches Gerät hoher Frequenz müssen einige der Einzelschichten nur wenige Nanometer stark und auf atomarer Ebene eben sein sowie extrem scharfe Dotierprofile aufweisen.
Zweitens kann Element Six nunmehr dünne Schichten bordotierter Diamanten auf Nanoebene deponieren. Vorgeschlagene Gerätekonzepte für aktives Schalten auf der Grundlage von Diamant, wie beim Delta-Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor, unterstützen mit solch dünnen, zwischen zwei undotierten, immanenten Diamantschichten befindlichen Schichten die Transistorarbeit. Schliesslich hat das MIDDI zu einer robusten und reproduzierbaren, für die Transistorgerätefertigung geeigneten Trockenätztechnologie geführt.
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