Nanostructuren stempelen UT ontwikkelt nieuwe techniek met eenvoudige maskers

Nanostructuren zijn straks in elke willekeurige vorm te maken dankzij een combinatie van technieken, ontwikkeld aan het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT. Op deze manier zijn vooral de bijzondere eigenschappen van zogenaamde perovskiet-materialen nog beter te benutten: hun kristalstructuur wordt niet aangetast door de bewerking. De onderzoekers publiceren erover in Advanced Functional Materials.

Perovskieten zijn materialen met zeer speciale eigenschappen, zeker op hun grensvlakken. Tussen twee perovskieten die allebei niet elektrisch geleidend zijn, kan bijvoorbeeld opeens een elektrisch geleidend ‘pad’ ontstaan. Ook de magnetische eigenschappen zijn uniek. Binnen de groep Inorganic Materials Science (MESA+) is veel ervaring opgedaan met deze materialen: onder meer is daar de techniek van Pulsed Laser Deposition (PLD) ontwikkeld om de materialen atoomlaag-voor-atoomlaag op te bouwen. PLD wordt nu gecombineerd met een andere techniek, om ook op micro- en nanoschaal patronen van deze ultradunne laagjes te maken. Tot nu toe was dat een probleem, omdat de eigenschappen en werking verloren dreigen te gaan bij het aanbrengen van patronen. Dit nadeel kent de nieuwe techniek niet.

Eenvoudig masker

De techniek die de UT-onderzoekers daarvoor combineren met PLD, is ‘soft lithography’: het masker waarin de patronen zijn aangebracht, is relatief eenvoudig te maken en bijvoorbeeld gemaakt van PDMS – een rubberachtig polymeer met silicium erin. Via dit masker is het mogelijk een patroon van zinkoxide aan te brengen op een perovskiet en vervolgens met PLD verder te bouwen aan een sandwich van verschillende materialen. Doordat de eigenschappen van elke laag behouden blijven, zijn nieuwe componenten te ontwikkelen voor de volgende generaties sensoren, smartphones en computers.

Het onderzoek is uitgevoerd in de groep Inorganic Materials Science, die deel uitmaakt van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT.

Het paper ‘Patterning of epitaxial perovskites from micro and nano molded stencil masks’ door Maarten Nijland, Antony George, Sean Thomas, Evert Houwman, Jing Xia, Dave Blank, Guus Rijnders, Gertjan Koster en André ten Elshof verschijnt in Advanced Functional Materials. Het paper staat al online, als ‘Early View’, en verschijnt nog in een van de komende edities.