nanotillverkningar

Nanotillverkningar är samlingen av processer och tekniker som används för att skapa strukturer och enheter med funktioner i nanometerskalan, vanligen under 100 nanometer. Målet är att kontrollera geometri, material och gränssnitt för att uppnå nya egenskaper och förbättrad prestanda. Arbetet sker i specialanpassade renrum och omfattar både top-down och bottom-up strategier som ofta kombineras i samma flöde.

Top-down-litografi inkluderar fotolitografi och elektronstrålelithografi samt alternativ som nanoimprint-litografi och jon- eller partikelstrålebearbetning. Efter definierat mönster följer oftast etsing (kemiskt eller plasma) och sedan avsättning av material genom kemisk ångdeposition (CVD), atomlagerdeponering (ALD) eller fysikalisk ångdeponering (PVD). Bottom-up-metoder bygger strukturer genom kemisk syntes, självorganisation av molekyler eller nanopartiklar samt epitaxi.

Vanliga material inkluderar kisel och andra halvledare, metaller som guld och silver, oxider och kolbaserade material såsom grafen och kolnanorör. Nanotillverkningar används inom elektronik och fotonik (t.ex. nanotransistorer och nanofotonik), sensorteknik, biomedicin (biosensorer och läkemedelsleverans), energi (solceller, batterier) och MEMS/NEMS. De möjliggör komponenter med lägre dimensioner, högre känslighet och anpassade funktioner.

Utmaningar innefattar höga kostnader, begränsad genomströmning för massproduktion, defekter och skalbarhetsproblem samt behov av avancerad mätteknik och kvalitetssäkring. Säkerhet och miljöpåverkan av nanosmaterial är centrala frågor samt reglering och standardisering. Framtiden beror på nya material, förbättrade självorganisationsmetoder och bättre integration i befintliga tillverkningsflöden.