Ein neuer Ansatz in der Mikroelektronik kombiniert lithografische Techniken, die traditionell genutzt werden, mit selbstorganisierenden Werkstoffen, so genannten Block-Copolymeren. Auf diese Weise konnten Forscher nun mit bislang unerreichter Kontrolle nanometergroße Strukturen herstellen und bieten so einen möglichen Weg, um elektronische Bauteile über die Grenzen der herkömmlichen Verfahren weiter zu verkleinern.

Mit Hilfe eines Elektronenstrahls schrieben Ricardo Ruiz von Hitachi Global Storage Technologies und sein Team zunächst ein Punktmuster auf ein Trägermaterial. Auf die anschließend auch chemisch behandelte Oberfläche gaben sie dann die Copolymere, deren langen molekularen Ketten sich spontan in den vorgegebenen Strukturen anordneten. In den Molekülen kodierte Informationen würden dabei die Eigenschaften, wie etwa Größe und Abstand der Anordnung, bestimmen, erklären die Forscher. Sie erzeugten nur wenige Nanometer große Strukturen, die bis zu viermal so dicht und bis zu zweimal so klein waren wie die Vorlage.

Mit Hilfe dieses Verfahrens ließen sich sogar Unregelmäßigkeiten in dem zu Grunde liegenden chemischen Oberflächenmuster ausgleichen. Darüber hinaus waren die Block-Copolymere einheitlicher in ihrer Größe und benötigten nur ein Viertel der Strukturinformationen zur Musterbildung wie traditionelle Materialien. So würde es laut den Wissenschaftlern ausreichen, nur jeden vierten Punkt auf der Vorlage vorzugeben, wodurch der Prozess zeit- und kostengünstiger würde.

In den vergangenen Jahrzehnten verkleinerten Forscher die Größe der Geräte, indem sie die zur Herstellung verwendeten lithografischen Materialien, Werkzeuge und Strategien stetig verbesserten. Doch allmählich gerät die altbewährte Methode an ihre technischen Grenzen und eine weitere Miniaturisierung wird zunehmend kostenintensiv. Die auf Selbstorganisation beruhende Technik ist nach Angaben der Forscher hingegen geeignet, um beispielsweise mehr Daten auf Festplatten zu speichern und elektronische Bauelemente zu minimieren. (mp)