Nanometrologie

Die Fertigung nanotechnologischer Bauelemente und -materialien in Industrie oder Forschung & Entwicklung benötigt die verschiedensten nanometrologischen Messsysteme. Um diese Messsysteme zu kalibrieren und um die Rückführbarkeit und Vergleichbarkeit der angewendeten Messverfahren gewährleisten zu können, werden Referenzmaterialien benötigt. 

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Ungeordnete Referenzmaterialien mit Bottom-Up
Die kontrollierte Herstellung von Referenzmaterialien mit einem eng spezifizierten, charakteristischen Merkmal ist eine große Herausforderung. Daher gibt es zurzeit einen Mangel an Referenzmaterialien.

Geordnete Referenzstrukturen mit Top-Down
Diese Strukturen werden in der PTB vor allem mit Elektronenstrahllithografie, Ultrapräzisionsbearbeitung und dem Fokussierten Ionenstrahlätzen in Kombination mit Rasterelektronenmikroskopie hergestellt.

Geordnete Referenzstrukturen mit Bottom-Up
Beispiele in der PTB sind monoatomare Stufenhöhennormale, die mithilfe selbstorganisierter Oberflächenrekonstruktion auf Silizium (111) hergestellt werden, oder die Fertigung von Nanostrukturen basierend auf DNA-Origami-Methoden. 

Um die Nano-Messmethoden zuverlässig anzuwenden, muss man die relevanten messtechnischen Prozesse sehr genau kennen. Dies erfordert eine erstklassige Grundlagenforschung. Dabei helfen insbesondere Simulationsrechnungen.

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Die Aufgaben des Themenbereichs Nanometrologie werden in der PTB abteilungsübergreifend bearbeitet. Sowohl für die Fertigung als auch die Charakterisierung von Nanostrukturen sind besondere Anforderungen an die technische Infrastruktur erforderlich, nämlich Vermeidung von Kontaminationen und Stabilität hinsichtlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Schwingungen. Zu den zentralen Einrichtungen der vom Themenbereich Nanometrologie genutzten technologischen Infrastruktur gehören: Das Reinraumzentrum (Braunschweig), das LENA (Braunschweig) und Laboratorien am Speicherring BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) sowie die PTB-eigene Metrology Light Source (MLS). Darüber hinaus wird derzeit ein neues Forschungszentrum in Braunschweig geplant.

Neben diesen zentralen metrologischen Großeinrichtungen verfügt die PTB weiterhin in ihren zahlreichen Fachlaboren über eine ausgewiesene Messinfrastruktur, die ständig weiterentwickelt wird. Auf diese Weise kann die erforderliche metrologische Kontinuinität aufrechterthalten werden.

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