nanofabricatie

Nanofabricatie is het vakgebied dat zich bezighoudt met het ontwerpen en vervaardigen van structuren en apparaten met nanoschaalafmetingen. Typisch gaat het om kenmerken tussen 1 en 100 nanometer, al komen ook subnanoschaal features voor. Nanofabricatie combineert top-down benaderingen, waarbij grotere patronen worden verkleind, met bottom-up benaderingen, waarbij atomen of moleculen zichzelf ordenen. Voor reproduceerbare productie zijn strikte contaminatiereductie, schone kamers en nauwkeurige metrologie essentieel.

Top-down methoden omvatten lithografie, zoals fotolithografie voor grotere oppervlakken, elektronenstraal lithografie en nanoimprint lithografie, gevolgd door etsen (droog of nat) en depositietechnieken zoals chemische dampdepositie en atoomlaagdepositie. Bottom-up benaderingen betreffen zelfassemblage van nanodeeltjes en moleculaire bouwstenen, chemische synthese en moleculaire organisatie die atomen of moleculen tot patronen laat ordenen.

Materialen variëren van halfgeleiders (silicium, GaAs) en metalen tot oxiden, polymeren en koolstofgebaseerde systemen zoals grafen. Toepassingen zijn onder meer nanoschaal elektronica en nanophotoniek, sensoren, energieopslag en medische technologie zoals gerichte medicijnafgifte en beeldvorming.

Uitdagingen omvatten defectendichtheid, variabiliteit en contaminatie, hoge kosten en beperkte doorvoer. Reproduceerbare productie vereist geavanceerde metrologie en controle op kritische afmetingen, lijnafwerking (line edge roughness) en patroondefecten. Cleanroomfaciliteiten, veiligheids- en milieuaspecten dragen bij aan de complexiteit van nanofabricatie.

Toekomstige ontwikkelingen richten zich op betere integratie van top-down en bottom-up benaderingen, hogere productievolumes, geavanceerde metrologie en AI-gestuurde procescontrole, en op de uitbreiding van nano-engineering naar nieuwe materialen en toepassingen zoals quantumtechnologie en ingebedde sensoren.