Wetenschappers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben een nieuwe productiemethode ontwikkeld om driedimensionale nanostructuren te maken. Deze revolutionaire methode maakt grootschalige productie mogelijk van fotonische kristallen die licht kunnen opvangen. De ontdekking maakt het ook mogelijk om chips te produceren met extra functies voor mobiele apparaten, computers en andere toepassingen. De bevindingen van de onderzoekers werden vandaag gepubliceerd in Nanotechnologie .

De conventionele methode voor het vervaardigen van 3D-nanostructuren bestaat uit het stapelen van lagen op een siliciumchip. De eerste stap is het schrijven (of definiëren) van een patroon in de fotoresist, gebruik van een masker en UV-licht. Het etsen of afzetten van materiaal in de laag zorgt dan voor de gewenste vorm. Tientallen lagen worden gestapeld om de chips zelf te produceren. Dit is een moeizaam proces met beperkingen. Er zijn beperkingen aan het aantal lagen dat kan worden gestapeld, omdat lagen die relatief ver uit elkaar liggen willekeurig ten opzichte van elkaar kunnen worden verplaatst, interfereren met de functionaliteit van de chip.

De nieuwe methode maakt het mogelijk om in één proces een 3D-nanostructuur op een chip te definiëren. Onderzoekers van het MESA+-instituut van de Universiteit Twente hebben een speciaal 3D-masker ontwikkeld dat de structuur aan twee zijden van de wafer tegelijk kan definiëren. Dit zorgt ervoor dat beide zijden van de chip netjes uitgelijnd zijn, waardoor de verticale uitlijning van de uiteindelijke driedimensionale nanostructuur wordt gegarandeerd.

De methode opent de weg voor massaproductie van chips waarin verschillende functionaliteiten dicht bij elkaar staan. In samenwerking met ASML en TNO, de onderzoekers onderzoeken hoe deze nieuwe technologie in de praktijk kan worden toegepast. Er zijn mogelijke toepassingen in de medische wereld, bijvoorbeeld door een optische sensor voor eiwitten te combineren met een dataverwerkingschip en een magnetisch geheugen. "Onze methode maakt het mogelijk om een ​​oneindige variatie aan features op een chip te combineren, zoals elektronica, optiek, magneten en microfluïdica, ", legt professor Willem Vos van de groep Complex Photonic Systems (COPS) bij MESA+ uit.

De onderzoekers Diana Grishina, Cock Harteveld, en Willem Vos van COPS en Léon Woldering van Transducer Science and Technology (TST) bij MESA+ ontdekten de methode terwijl ze werkten aan de ontwikkeling van nieuwe soorten fotonische kristallen. Ze zijn erin geslaagd om licht te vangen in kristallen met ingebedde holtes en om de richting waarin het licht zich voortplant te regelen. Het onderzoek is financieel ondersteund door FOM.