DE10015931A1 - Verfahren zur elektrochemischen Nanostrukturierung - Google Patents

Verfahren zur elektrochemischen Nanostrukturierung

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Description

Durch Verwendung lokaler Sonden, etwa in Form des Rastertunnelmikroskopes, konnte die gezielte Manipulation von Materie auf atomarer Skala realisiert werden [1-4]. Einen Überblick über die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten lokaler Sonden im Bereich der Nanostrukturen bieten zahlreiche Monographien und Fachbücher [5-7]. Viele in der Literatur beschriebene Verfahren erlauben die Herstellung metallischer und nicht-metallischer Nanostrukturen durch Materialabtrag [7-11]. Vielfach ist es jedoch wünschenswert, nicht nur Material zu entfernen, sondern auch gezielt lokal Metall abzuscheiden. Eine solche Möglichkeit würden kontrollierte elektrochemische Prozesse auf der Nanometerskala bieten. Daher wurde auch an der Entwicklung und Untersuchung elektrochemischer Verfahren auf der Nanometerskala gearbeitet. Die Entwicklung solcher Prozesse ist nicht nur vor dem Hintergrund jüngster Entwicklungen in der Halbleiterindustrie von großem Interesse, wo neuerdings auch elektrochemische Verfahren eingesetzt werden, um Leiterbahnen in integrierte Schaltkreise einzubringen. Elektrochemische Verfahren auf der Nanometerskala bieten zudem den Vorteil der Reversibilität. Metallische Strukturen können beliebig oft abgeschieden, angeätzt, modifiziert und wieder aufgelöst werden.
Für eine solche elektrochemische Nanostrukturierung bietet sich der Einsatz von Rastersondentechniken an [12, 13]. Bisherige Experimente beschränken sich dabei allerdings weitgehend auf die Abscheidung mit der Spitze eines Rastertunnelmikroskopes (STM). Da es meist nicht gelingt, kompliziertere Strukturen auf der Nanometerskala reproduzierbar mittels elektrochemischem STM direkt auf der Probenoberfläche abzuscheiden, wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem Metallinseln zunächst an der STM-Spitze abgeschieden und anschließend mechanisch auf die Probenoberfläche übertragen werden [13]. Dabei stellt die ungenügende Haftung der so auf der Probenoberfläche abgelegten Metallpartikel jedoch ein wesentliches Problem dar. Ziel der eigenen Arbeiten war daher die Entwicklung eines Verfahrens der direkten, durch die Rastersondenspitze induzierten Abscheidung auf der Probenoberfläche.
Beschreibung des Verfahrens und Ausführungsbeispiele
Die definierte Erzeugung komplexerer Nanostrukturen definierter Form an definierter Stelle spielt im Bereich der Mikro- und sub-Mikroelektronik sowie im Bereich der Nanotechnologie eine immer wichtigere Rolle. Dabei ist vor allem die kontrollierte Herstellung von Leiterbahnen mit Abmessungen bis hinab in den Nanometerbereich von zunehmender Bedeutung. Hier ist die elektrochemische Abscheidung von Metallen mit hinreichender Ortsauflösung eine große technische Herausforderung. Unterstrichen wird die Bedeutung dieses Gebietes durch die Tatsache, dass in jüngster Zeit bereits elektrochemische Verfahren zur Abscheidung von miniaturisierten Leiterbahnen auf integrierten Schaltungen zum Einsatz kommen.
Das Problem besteht nun darin, dass für Anwendungen in der Nanoelektronik Strukturen auf der Nanometerskala definiert lokal galvanisch hergestellt werden müssten, herkömmliche Verfahren aber nicht die entsprechende laterale Auflösung bieten können.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst das Problem nun dadurch, dass die Probenoberfläche lokal mechanisch mit einer feinen Sonde so modifiziert ("aktiviert") wird und der Wert des elektrochemischen Potentials so gewählt wird, dass die Abscheidung bei dem angelegten Potential selektiv nur an den vor oder während des Abscheideprozesses von der lokalen Sonde aktivierten Stellen erfolgt. Auf diese Weise lassen sich rechnergesteuert beliebige laterale Strukturen auf einem Substrat abscheiden ("Elektrochemische CNC-Maschine").
In vielen Fällen, etwa bei der Abscheidung von Kupfer aus Kupfersulfat auf einer Goldoberfläche, bietet das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich den Vorteil der vollständigen Reversibilität. Geschriebene Strukturen können durch Anlegen eines Auflösepotentials wieder gelöscht, d. h. elektrochemisch aufgelöst werden. Die Oberfläche kann anschließend neu "beschrieben" werden, d. h. auf der Oberfläche oder Grenzfläche lassen sich erneut Strukturen abscheiden, unabhängig davon, wo welche Strukturen vorher abgeschieden wurden.
Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren sind unten gezeigt (s. Abb. 1-3). Abb. 1 zeigt zwei voneinander unabhängige mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Kupfer-Nanostrukturen in Form eines "A" und eines "P", abgeschieden auf einem auf Substrat aufgedampften Goldinselfilm. Die Struktur wurde aus Kupfersulfat abgeschieden. Abb. 2 verdeutlicht an Hand einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Nanostruktur in Form eines Benzolringes das rechnergestützte Herstellungsverfahren. Zunächst wird die Struktur am Rechner definiert, anschließend erfolgt die Strukturierung. Danach wird die Struktur mit der gleichen mechanischen Sonde, wie sie für die lokale Aktivierung der Oberfläche verwendet wurde, abgebildet. Abb. 3 zeigt die Reversibilität des Verfahrens. An der gleichen Stelle wurde zunächst die Ziffer "6" geschrieben. Anschließend wurde die Struktur durch Anlegen eines Auflösepotentials wieder gelöscht. Danach wurde an derselben Stelle die Ziffer "9" abgeschieden.
Im folgenden sei das erfindungsgemäße Verfahren an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es wurde das erfindungsgemäße Verfahren zur ortsselektiven elektrochemischen Abscheidung am Beispiel metallischer Strukturen demonstriert. Hierzu wird aus einer Kupfersulfatlösung Kupfer auf einer polykristallinen Goldoberfläche abgeschieden. Dabei stellte es sich heraus, dass eine Abscheidung gezielt an den Positionen erzielt werden konnte, die unmittelbar vor bzw. während der Abscheidung durch Abtasten mit der Rasterkraftmikroskopspitze aktiviert wurden. Als Mechanismus ist neben spitzeninduzierter Erzeugung von Defekten vor allem die durch die AFM-Spitze hervorgerufene lokale Verletzung einer Passivierungsschicht von Bedeutung. Abb. 2 zeigt eine Beispiel einer solchen mit dem AFM induzierten Kupferstruktur in Form eines "Benzolringes". Die Linienbreite der erzielbaren Strukturen liegt im Bereich zwischen 10 nm und 60 nm je nach Abscheidedauer und Abscheidestrom. Die Herstellung der Strukturen erfolgt rechnergesteuert innerhalb von wenigen Sekunden und zeigt, dass es möglich ist, mechanisch mit der AFM-Spitze lokal definierte elektrochemische Reaktionen auszulösen.
Die Reversibilität und Reproduzierbarkeit des Verfahrens zeigt Abb. 3a-c. Hier wurde zunächst rechnergesteuert die Ziffer "6" abgeschieden (Abb. 3a) und mit der gleichen AFM- Spitze abgebildet. Anschließend wurde die Ziffer mit entsprechendem elektrochemischem Potential im Auflösebereich wieder gelöscht (Abb. 3b). An der gleichen Stelle wurde dann die Ziffer "9" abgeschieden (Abb. 3c). Der punktförmige Defekt im oberen linken Bildbereich (Pfeil) zeigt, dass es sich bei allen drei Bildern um genau die gleiche Stelle handelt. Die Experimente zeigen, dass die Oberfläche nicht durch die spitzeninduzierte Reaktion irreversibel geschädigt wird. Sondern die erneute Abscheidung völlig unabhängig von der Vorgeschichte der Stelle ist.
Ein Beispiel für einen möglichen apparativen Aufbau zeigt Abb. 4. Es handelt sich um die Kombination eines Rasterkraftmikroskops mit einer elektrochemischen Flüssigkeitszelle, samt potentiostatischer Steuerung. Die Abscheidung einer isolierten feinen Struktur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt wie in dem folgenden Beispiel beschrieben: Der Elektrolyt bestand aus 0.05 M H2SO4 mit 1 mM CuSO4 in wässriger Lösung und hatte dabei einen pH-Wert von ca. 1.3. Als Substrat und Arbeitselektrode wurde ein 50 nm dicker, aufgedampfter Goldinselfilm verwendet, als Referenz- und Gegenelektrode 0.25 mm dicker Kupferdraht. Als lokale Sonde kam eine Rasterkraftmikroskopiespitze (Cantilever) zum Einsatz. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen leitfähige Cantilever zu verwenden (in diesem Falle mit Titanoxid beschichtet). Zum Abscheiden wurde eine Spannung von -0.05 V zwischen Arbeits- und Referenzelektrode angelegt, wobei diese Spannung so gewählt wird, dass noch keine vermehrte dreidimensionale Kupferabscheidung stattfindet. Zur Strukturierung war eine Auflagekraft von mindestens 4.10-8 N nötig. Durch 20-malig wiederholtes Abfahren einer vorher mit dem Rechner eingegebenen Struktur (siehe "Benzolring", Abb. 2a) mit einer Geschwindigkeit von 8 µm/s wurde die Struktur abgeschieden. Die Ecken des Sechsecks wurden gezielt durch Schreiben kleiner Kreise (Radius 15 nm) verstärkt. Durch Anlegen einer Haltespannung von -0.03 V zwischen Arbeits- und Referenzelektrode wird ein weiteres Auflösen oder Wachsen der abgeschiedenen Struktur verhindert. Nach 20 Sekunden wurde ein rasterkraftmikroskopisches Bild aufgenommen (Abb. 2b), welches die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Nanostruktur mit einer Linienbreite von etwa 15 nm zeigt.
Bei Verwendung der Verfahrensvariante im Sinne der Ansprüche 3 bis 6 wird die Spitze beispielsweise in der gewünschten Strukturierungsrichtung periodisch vor- und zurückbewegt, während gleichzeitig ein langsamer Vorschub die Spitze kontinuierlich längs der zu generierenden Struktur bewegt. Sowohl die schnelle Hin- und Herbewegung als auch der langsamere Vorschub erfolgen in der Ebene der Probenoberfläche. Jede der beiden Teilbewegungen kann dabei beispielsweise rechnergesteuert erfolgen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, lassen sich unabhängige Nanostrukturen von Kupfer auf Gold abscheiden. Dies kann wie in dem nachfolgenden Beispiel beschrieben geschehen. Die Abscheidung gelang mit einem Elektrolyten aus 0.05 M H2SO4 mit 1 mM CuSO4 in wässriger Lösung. Als Substrat und Arbeitselektrode wurde ein 50 nm dicker, aufgedampfter Goldinselfilm verwendet, als Referenz- und Gegenelektrode 0.25 mm dicker Kupferdraht. Als lokale Sonde wurde eine Rasterkraftmikroskopiespitze (Cantilever) eingesetzt. Zunächst wurde durch 50-maliges Abfahren der Kontur "A" mit einer Geschwindigkeit von 8 µm/s und einem Abscheidepotential zwischen Arbeits- und Referenzelektrode von -0.06 V Kupfer auf dem Goldinselfilm abgeschieden. Nach einer Pause von 10 Sekunden wurde in gleicher Weise an benachbarter Stelle die Kontur "P" abgeschieden. Es wurde ein Haltepotential von -0.03 V angelegt und nach einer Pause von 10 Sekunden die Oberfläche mit dem Rasterkraftmikroskop abgebildet. Abb. 1 zeigt die rasterkraftmikroskopische Aufnahme einer so erfindungsgemäß hergestellten Struktur.
Die Abscheidung, das Löschen und die Reversibilität beim Strukturieren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelang mit einem Elektrolyten aus 0.05 M H2SO4 mit 1 mM CuSO4 in wässriger Lösung. Als Substrat und Arbeitselektrode wurde ein 50 nm dicker, aufgedampfter Goldinselfilm verwendet, als Referenz- und Gegenelektrode 0.25 mm dicker Kupferdraht. Als lokale Sonde wurde eine Rasterkrafimikroskopiespitze (Cantilever) eingesetzt. Zunächst wurde durch 13-maliges Abfahren der Kontur "6" mit einer Geschwindigkeit von 8 µm/s und einem Abscheidepotential zwischen Arbeits- und Referenzelektrode von -0.06 V Kupfer abgeschieden. Nach einer Pause von 10 Sekunden und bei einem Haltepotential von -0.03 V konnte die rasterkraftmikroskopische Abbildung (Abb. 3a) erfolgen. Durch Anlegen eines Auflösepotential von 0.2 V für eine Dauer von 3 Minuten wurde die Struktur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöscht. Nach Anlegen des Haltepotential von -0.03 V konnte wiederum die Abbildung mit dem Rasterkraftmikroskop erfolgen. Abb. 3b zeigt die so gelöschte Oberfläche aus Abb. 3a. Als Orientierung dient der punktförmige Defekt im Bild links oben (s. Pfeil). Auf der Oberfläche sind keine Hinweise auf die zuvor abgeschiedene Struktur erkennbar. In gleicher Weise wurde nun die Kontur "9" 13-mal mit einer Geschwindigkeit von 8 µm/s und einem Abscheidepotential von -0.06 V abgeschieden. Nach dem Anlegen eines Haltepotential von -0.03 V und einer Pause von 10 Sekunden erfolgte die rasterkrafimikroskopische Abbildung. Abb. 3c zeigt die auf dem selben Oberflächenbereich, auf dem die "6" geschrieben und gelöscht wurde, erfindungsgemäß hergestellte Struktur "9". Es sind keinerlei Hinweise auf eine vorhergehende Abscheidung mehr erkennbar, das erfindungsgemäße Verfahren löscht die Oberfläche und ermöglicht reversibel eine weitere Strukturierung.
Die Abbildungen zeigen:
Abb. 1: AFM-Aufnahme zweier unabhängiger elektrochemisch aus einer CuSO4-Lösung abgeschiedenen Kupferstrukturen ("A P") auf einem Goldfilm. Die Abscheidung erfolgte bei einem Abscheidepotential von -0.06 V und wurde mit der AFM-Spitze lokal aktiviert. Scanfeld 2.2 µm × 2.4 µm.
Abb. 2: Mit dem Rechner eingegebene Struktur (a) und AFM-Aufnahme (b) einer elektrochemisch aus einer CuSO4-Lösung abgeschiedenen Kupferstruktur ("Benzolring") auf einem Goldfilm. Die Abscheidung erfolgte bei einem Abscheidepotential von -0.05 V und wurde mit der AFM-Spitze lokal aktiviert. Scanfeld 1 µm × 1 µm.
Abb. 3a-c: AFM-Aufnahmen zur Demonstration der Reversibilität der spitzeninduzierten elektrochemischen Strukturierung (System Au/Cu2+). Zunächst wurde eine "6" abgeschieden (a), diese wieder aufgelöst (b) und an der urprünglichen Stelle eine "9" abgeschieden (c). Als Orientierung dient der punktförmige Defekt im Bild links oben (s. Pfeil). Typische Höhe der abgeschiedenen Strukturen ca. 15 nm. Scanfeld 1.6 µm × 1.6 µm.
Abb. 4: Beispiel für einen apparativen Aufbau: Elektrochemisches Rasterkraftmikroskop (AFM) mit integriertem Potentiostaten, über den sich (rechnergesteuert) die verschieden Potentiale für Abscheidung, Löschen und "Halten" der Strukturen steuern lassen. Die Arbeitselektrode besteht aus einem Goldfilm. Als Referenz- und Gegenelektrode dienen jeweils 0.25 mm dicker Kupferdraht. Innerhalb der Flüssigzelle befindet sich der Elektrolyt: 0.05 M H2SO4 mit 1 mM CuSO4 in wässriger Lösung.
Literatur
[1] D. M. Eigler und E. K. Schweizer, Nature 344, 524 (1990);
[2] D. M. Eigler, P. S. Weiss, E. K. Schweizer und N. D. Lang, Phys. Rev. Lett. 66, 1189 (1991);
[3] M. F. Crommie, C. P. Lutz und D. M. Eigler, Nature 363, 524 (1993);
[4] M. F. Crommie, C. P. Lutz und D. M. Eigler, Science 262, 218 (1993);
[5] R. Wiesendanger: Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy, Cambridge University Press, Cambridge, 1994;
[6] D. Sarid: Scanning Force Microscopy, Oxford University Press, Oxford, 1994;
[7] R. Wiesendanger, H.-J. Güntherodt (Eds.): Scanning Tunneling microscopy II Springer-Verlag, 2. Edition, Berlin, 1995;
[8] B. Klehn und U. Kunze, J. Appl. Phys 85, 3898 (1999);
[9] C. Hahn, T. Matsuyama, U. Merkt und R. Wiesendanger, Appl. Phys. A 62, 289 (1996);
[10] B. Irmer, F. Simmel, R. H. Blick, H. Lorenz, J. P. Kotthaus, M. Bichler und W. Wegscheider, Superlattices and Microstructures 25, 785 (1999);
[11] B. Irmer, R. H. Blick, F. Simmel, W. Gödel, H. Lorenz und J. P. Kotthaus, Appl. Phys. Lett. 73, 2051 (1998);
[12] R. T. Pötschke, G. Staikov, W. J. Lorenz und W. Wiesbeck, J. Electrochem. Soc. 146, 141 (1999);
[13] D. M. Kolb, R. Ullmann und J. C. Ziegler, Electrochemica Acta 43, 2751 (1998).

Claims (41)

1. Verfahren zur reversiblen elektrochemischen Herstellung von Strukturen definierter Form auf der Millimeter-, Mikrometer-, sub-Mikrometer- und Nanometer-Skala an definierter Stelle auf einer Oberfläche oder Grenzfläche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abscheidung von Material aus einem festen oder flüssigen Elektrolyten oder aus einer Salzschmelze lokal dadurch ausgelöst wird, dass die Oberfläche mechanisch mit einer feinen Sonde modifiziert ("aktiviert") wird, die sich im permanenten oder periodisch intermittierenden Kontakt mit der Oberfläche oder Grenzfläche befindet, auf der abgeschieden werden soll, so dass selektiv an der so modifizierten Stelle die elektrochemische Abscheidung erfolgt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die lokale Aktivierung laterale Kräfte, d. h. tangential oder nahezu tangential zur Oberfläche wirkende Kräfte, beispielsweise Reibungskräfte, zwischen lokaler Sonde und Oberfläche eingesetzt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Sonde auf der Oberfläche die Form der abzuscheidenden Struktur langsam abfährt, während sie sich mit kleiner Amplitude und ausreichend hoher Frequenz in beliebiger Richtung parallel zur Oberfläche zur von ihr abgefahrenen Konturlinie hin- und herbewegt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Sonde auf der Oberfläche die Form der abzuscheidenden Struktur langsam abfährt, während sie sich mit kleiner Amplitude und ausreichend hoher Frequenz in zwei zueinander orthogonale Richtungen, beispielsweise kreisend, zur von ihr abgefahrenen Konturlinie parallel zur Oberfläche hin- und herbewegt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Sonde auf der Oberfläche die Form der abzuscheidenden Struktur langsam abfährt, während sie sich mit kleiner Amplitude und ausreichend hoher Frequenz in parallel zur von ihr abgefahrenen Konturlinie parallel zur Oberfläche hin- und herbewegt.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung kleiner Amplitude der lokale Sonde durch einen Rechner gesteuert oder auf sonstige Weise erfolgt wird.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung kleiner Amplitude der lokale Sonde periodisch, beispielsweise sinusförmig, erfolgt wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die lokale Aktivierung normale Kräfte zwischen lokaler Sonde und Probe, d. h. Kräfte, die senkrecht oder schräg zur Oberfläche wirken, zum Einsatz kommen.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Oberfläche für die selektive lokale Abscheidung durch Erzeugung von atomaren oder mikroskopischen Defekten auf der Oberfläche erfolgt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche von einer organischen Adsorbatschicht, einem self-assembled Monolayer, einem dünnen Polymerfilm oder einem anderen dünnen organischen oder anorganischen Film bedeckt ist und die lokale Aktivierung der Oberfläche für die selektive lokale elektrochemische Abscheidung durch lokale Beschädigung oder Entfernung dieses Filmes oder durch Erzeugung von Defekten in diesem Film erfolgt.
11. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche oder Grenzfläche, auf der die elektrochemische Abscheidung erfolgt, von einem Adlayer der abzuscheidenden Substanz, beispielsweise in Höhe einer sub-Monolage, einer Monolage oder einer Multilage bedeckt ist und die lokale Aktivierung der Oberfläche für die selektive lokale elektrochemische Abscheidung durch lokale Beschädigung oder Entfernung dieses Adlayers oder durch Erzeugung von Defekten innerhalb dieses Adlayers erfolgt.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als lokale Sonde die Spitze eines Rastersondenmikroskopes verwendet wird.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als lokale Sonde die Spitze eines Rasterkraftmikroskopes, eines Rastertunnehnikroskopes, eines optischen Nahfeldmikroskopes, eines Rasterionenleitfähigkeitsmikroskopes oder eines Scanning Electrochemical Microscopes verwendet wird.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die selektive lokale Abscheidung unter Anlegung eines Potentials zwischen der Oberfläche oder Grenzfläche, auf der abgeschieden werden soll, und einer weiteren Elektrode erfolgt, ohne dass an die für die lokale Aktivierung verwendete lokale Sonde ein Potential angelegt wird.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die selektive lokale Abscheidung unter Anlegung eines Potentials zwischen der Oberfläche oder Grenzfläche, auf der abgeschieden werden soll, und einer weiteren Elektrode erfolgt, wobei auch an die für die lokale Aktivierung verwendete lokale Sonde ein Potential angelegt wird.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die selektive lokale Abscheidung unter Anlegung eines Potentials zwischen der Oberfläche oder Grenzfläche, auf der abgeschieden werden soll, und der zur lokalen Aktivierung verwendeten lokale Sonde.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die selektive lokale Abscheidung durch lokale mechanische Aktivierung mit einer lokalen Sonde über die so genannte Electroless Deposition erfolgt.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfahren der Kontur mit der lokalen Sonde zur Aktivierung der Oberfläche rechnergesteuert erfolgt ("Elektrochemische CNC-Maschine").
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Aktivierung kontinuierlich oder diskontinuierlich während der elektrochemischen Abscheidung erfolgt.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die lokale Aktivierung kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgt und anschließend durch Anlegen eines geeigneten Abscheidepotentials nach bereits erfolgter lokaler Aktivierung der Oberfläche oder Grenzfläche die elektrochemischen Abscheidung erfolgt.
21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Abscheidung sowohl während als auch nach dem mechanischen Aktivierungsprozess erfolgt, wobei dieses Verfahren die Möglichkeit einer gezielten Nachentwicklung, d. h. eines gezielten weiteren Wachstums der Struktur durch weitere elektrochemische Abscheidung auch nach Abschluss des mechanischen Aktivierungsprozesses durch die lokale Sonde erlaubt.
22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass statt einer einzigen lokalen Sonde eine Anordnung ("Array") aus zwei, mehreren oder vielen lokalen Sonden verwendet wird, so dass eine parallele (= gleichzeitige) Strukturierung durch mehr als eine Sonde erfolgt.
23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Master-Struktur als Array im Sinne von Anspruch 22 verwendet wird und die Struktur des Masters die Struktur der elektrochemisch erzeugten Struktur bestimmt (elektrochemische Replikation durch mechanisch induzierte Aktivierung).
24. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Array von Spitzen im Sinne von Anspruch 22 zum parallelen Schreiben identischer Strukturen verwendet wird.
25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine sequentielle Abscheidung unterschiedlicher Strukturen erfolgt, indem zunächst durch Anlegen eines Abscheidepotentials bei gleichzeitiger Aktivierung durch die lokale Sonde eine Struktur abgeschieden wird, sodann nach erfolgter lokaler Abscheidung der gewünschten Struktur das angelegte elektrochemische Potential auf Haltepotential gelegt wird (so dass die soeben erzeugte lokale Struktur sich weder auflöst noch weiter wächst), anschließend (bei gleichzeitig angelegtem Haltepotential) die Struktur durch Abwarten sich passiviert und anschließend in der gleichen Weise die nächste Struktur erzeugt wird, wobei es durch das Verfahren möglich wird, dass durch erneutes Strukturieren unter Anlegen eines Abscheidepotentials eine neue (weitere) Struktur abgeschieden werden kann, ohne dass die zuvor geschriebenen Strukturen weiterwachsen oder sich verändern, so dass auf diese Weise durch Wiederholung des Prozesses sequentiell beliebig viele Strukturen nacheinander erzeugt werden können.
26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein sequentielles lokales Abscheiden von Strukturen durch Array von Spitzen im Sinne von Anspruch 22 zum parallelen Schreiben identischer Strukturen verwendet wird.
27. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt Kupfersulfat verwendet wird.
28. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass als Oberfläche, auf der abgeschieden wird, einkristallines oder polykristallines Metall oder aufgedampfte oder durch Sputtern hergestellte oder anderweitig erzeugte Metall- oder Metallinselfilme verwendet werden.
29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass als Oberfläche, auf der abgeschieden wird, einkristallines oder polykristallines Gold oder aufgedampfte, durch Sputtern hergestellte oder anderweitig erzeugte Gold- oder Goldinselfilme verwendet werden.
30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiv lokal abgeschiedene Substanz ein Metall, beispielsweise Kupfer, Silber oder Gold ist.
31. Verwendung der zur Aktivierung des Abscheideprozesses verwendeten Sonde zum Abtasten, Abbilden und Charakterisieren der gemäß eines der Ansprüche 1 bis 30 abgeschiedenen Struktur(en) nach erfolgter Abscheidung.
32. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 31 oder 36 bis 40 zur Herstellung von Nanodrähten und Nanopunkten, beispielsweise in Form von Metallinseln.
33. Einsatz des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 31 oder 36 bis 40 zur Herstellung von Leiterbahnen auf integrierten Schaltungen.
34. Einsatz der mit dem Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 31 oder 36 bis 40 hergestellten Strukturen in der Mikro- und Nanoelektronik.
35. Einsatz der mit dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 31 oder 36 bis 40 hergestellten Strukturen als Informationseinheiten für die Datenspeicherung.
36. Löschen der nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 30 hergestellten Strukturen durch Anlegen eines Auflösepotentials.
37. Selektives Löschen einzelnen oder mehreren nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 30 hergestellten Strukturen oder von Teilen solcher Strukturen durch mechanische Einwirkung der lokalen Sonde auf die Struktur zur ortselektiven Aktivierung bzw. Unterstützung des elektrochemischen Auflösungsprozesses.
38. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanostrukturen durch eine dünne Passivierungsschicht. beispielsweise aus Thiolen, organischen Dünnfilmen, dünnen Polymerfilmen, Oxid oder einer anderen Substanz gegen Auflösung passiviert oder teilweise passiviert sind oder die Auflösung durch die Schicht inhibiert ist und die ortsselektive Auflösung durch lokale Entfernung oder Beschädigung dieser Schicht oder durch Erzeugung von Defekten innerhalb dieser Schicht mit einer lokalen Sonde verursacht wird.
39. Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der Strukturen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 30 und die selektive Auflösung der Strukturen gemäß Anspruch 37 oder 38 dieselbe lokale Sonde verwendet wird.
40. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung unter Anlegen eines Potentials an die lokale Sonde während des Auflösungsprozesses erfolgt.
41. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 31 oder 36 bis 40 zur Herstellung von Bauelementen und Prototypen für die Nanoelektronik (Nanodevices).
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