NILaustria. Nanoimprint Lithographie und Anwendungen im Projekt-Cluster NILaustria

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1 NILaustria Nanoimprint Lithographie und Anwendungen im Projekt-Cluster NILaustria Michael Mühlberger, Hannes Fachberger, Iris Bergmair, Michael Rohn, Bernd Dittert, Rainer Schöftner, Thomas Rothländer, Dieter Nees, Alexander Fian, Ursula Palfinger, Anja Haase, Martin Knapp, Claudia Preininger, Gerald Kreindl, Michael Kast, Thomas Fromherz

2 Überblick NILaustria Konsortium und Konzept NILaustria die ersten 3 Jahre Ergebnisse NILaustria die zweiten 3 Jahre Ausblick Business Interest Group

3 Überblick NILaustria Konsortium und Konzept NILaustria die ersten 3 Jahre Ergebnisse NILaustria die zweiten 3 Jahre Ausblick Business Interest Group

4 NILaustria Überblick Start: April Projekte Review und neue Projekte: 2010/ (8) Projekte Ende: 2014 Funding: FFG and bmvit Austrian Nanoinitative

5 NILaustria Konsortium (Phase 1 + 2) 10 Firmenpartner 4 außeruniversitäre Forschungseinrichtungen 2 Fachhochschulen 7 Universitätsinstitute von 3 Universitäten

6 Nanoimprint Lithographie Micro/Nano Contact Printing (µ/ncp) UV-NIL Hot embossing (HE) Raumtemperatur Kontaktkraft~1-40N inked Stempel Ablegen von Molekularen Monalagen Raumtemperatur Kontaktkraft < 1000N UV Licht 2.5D Weiche Stempel möglich Temperatur > T g Kontaktkraft ~2-40kN Vakuum Direkt in Plastiksubstrate oder Resists Typisch: harte Stempel (Si, Ni) 2.5D adapted from EVG

7 Überblick NILaustria Konsortium und Konzept NILaustria die ersten 3 Jahre Ergebnisse NILaustria die zweiten 3 Jahre Ausblick Business Interest Group

8 NILaustria Phase 1 n/µcp UV-NIL Hot embossing A BI NILmeta NILquantumdot Metamaterialien NILsimtos Großflächige QD Arrays sub-µm OTFTs NILbiochips Sepsis Biochip BII NILdirect_stamp Kostengünstige Master Stempel NILstampreplication Großflächige Arbeitsstempel (HDD) NILecho Organische Ringoszillatoren

9 NILaustria Projekte Phase 1 NILbiochip Biochips zur Sepsis Detektion Project leader: AIT Claudia Preininger claudia.preininger@ait.ac.at NILmeta Negative Index Metamaterialien Project leader: PROFACTOR Iris Bergmair iris.bergmair@profactor.at NILquantumdot Templates für das Quanten Punkt Wachstum Project leader: JKU Thomas Fromherz thomas.fromherz@jku.at NILsimtos sub-µm organische Dünn-Film Transistoren Project leader: JOANNEUM Anja Haase anja.haase@joanneum.at

10 NILaustria Projekte Phase 1 NILdirect_stamp direct write technologie für die Stempelherstellung Project leader: PROFACTOR Michael Mühlberger michael.muehlberger@profactor.at NILecho organische Ring Oszillatoren Project leader: JOANNEUM Ursula Palfinger ursula.palfinger@joanneum.at NILstamp_replication Arbeitsstempel für die Herstellung von bit petternded media Project leader: EVG Michael Kast michael.kast@evgroup.com

11 NIL NILaustria Taskforces Anwendungen

12 NILaustria Stempel und Arbeitsstempel NILdirect_stamp CHARPAN beams in parallel NILstamp_replication 12.5nm half pitch CHARPAN Master Arbeitsstempel Imprint Muehlberger, M., Boehm, M., Bergmair, I., Chouiki, M., Schoeftner, R., Kreindl, G., Kast, M., et al. (2011). Nanoimprint lithography from CHARPAN Tool exposed master stamps with 12.5nm hp. Microelectronic Engineering, 88(8), doi: /j.mee G. Kreindl, M. Kast, D. Treiblmayr, and T. Glinsner, E. Platzgummer, H. Loeschner, P. Joechl, S. Eder-Kapl, and T. Nartz, M. Muehlberger, I. Bergmair, M. Boehm, and R. Schoeftner, Soft UV-NIL at the 12.5 nm scale, Proc. SPIE 7970, 79701M (2011); doi: /

13 NILaustria 12.5nm hp dots 40 tilt Muehlberger, M., et al. (2011). Nanoimprint lithography from CHARPAN Tool exposed master stamps with 12.5nm hp. Microelectronic Engineering, 88(8), doi: /j.mee G. Kreindl et al., Soft UV-NIL at the 12.5 nm scale, Proc. SPIE 7970, 79701M (2011); doi: / nm

14 NILaustria 2.5D Replikation NILdirect_stamp NILstamp_replication Nanoimprint lithography stamp modification utilizing focused ion beams H. D. Wanzenboeck, et al., J. Vac. Sci. Technol. B 27 (2009) 2679

15 NILdirect_stamp NILaustria Stempelreparatur a) Master b) Imprint 6000mJ/cm² c) Imprint 1000mJ/cm² d) Imprint 300mJ/cm² e) Imprint 160mJ/cm² f) Imprint 90mJ/cm² Influence of the applied UV-dose on UV-Cur06 for deposited silicon-oxidestructures. Down to a UV-dose of 300mJ/cm² the pattern-transfer is flawless. Below this dose artifacts become visible; however these are not limited to the region with deposited silicon-oxide. The manufacturer of UV-Cur06 recommends a UV-dose of at least 700 mj/cm². 15

16 NILecho NILsimtos NILaustria organische Elektronik step A) gate structured by NIL (hot embossing, UV-NIL, TIP-NIL) Gate defines S/D HE process: Haas et al., APL 91, (2007) UV-NIL process: Auner et al., Org. El. 10, (2009) TIP-NIL process: Auner et al., Org. El. 11, (2010)

17 NILecho NILsimtos NILaustria organische Elektronik source gate drain U. Palfinger et al., Adv. Mat. 22, 2010

18 NILecho NILsimtos NILaustria organische Elektronik TEM Messungen im Bereich des Kanals micrograph TEM image Overlap S/D vs. Gate = nm substrate = PET foil FIB protection cutting + lift-out U. Palfinger et al., Adv. Mat. 22, 2010

19 Überblick NILaustria Konsortium und Konzept NILaustria die ersten 3 Jahre Ergebnisse NILaustria die zweiten 3 Jahre Ausblick Business Interest Group

20 NILaustria Phase 2 A n/µcp UV-NIL Hot embossing BI NILgraphene NILmaterials Graphene Transistoren und Photodetektoren Neuartige Imprintmaterialien NILquantumdot II 4 QDs und eingebettete NCs BII NILcim NILecho II Nanostrukturierte Keramiken Organische logische Gates NILplasmonics Plasmonische Biochips NILstamp_replication phout Stempelreplikation und Strukturtransfer NILstream Folien zur Luftwiderstandsverringerung

21 NILaustria Projekte Phase 2 NILquantumdot II High density, large area, ordered nanostructures on templates defined by nano imprint lithography for optoelectronic applications Project leader: JKU Thomas Fromherz thomas.fromherz@jku.at NILgraphene Fabrication of graphene based transistors and photodetectors using NIL Project leader: PROFACTOR Iris Bergmair iris.bergmair@profactor.at NILmaterials Novel Materials for NanoImprint Lithography Project leader: PROFACTOR Bernd Dittert bernd.dittert@profactor.at

22 NILaustria Projekte Phase 2 NILplasmonics Development, small scale fabrication and validation of plasmonic chips for medical diagnostics Project leader: OnkoTec Martin Knapp martin.knapp@onkotec.eu NILstream Fabrication of patterns for drag reduction by roll-to-roll nanoimprinting Project leader: JOANNEUM Dieter Nees dieter.nees@joanneum.at NILecho II Electronic circuits by hot embossed organic devices II Project leader: JOANNEUM Thomas Rothländer thomas.rothländer@joanneum.at

23 NILaustria Projekte Phase 2 NILcim Ceramic nanostructures by UV-NIL assisted ceramic injection molding Project leader: PROFACTOR Michael Rohn michael.rohn@profactor.at NILsr_phout Generation and Pattern Transfer of 2.5D and sub-30nm patterns using UV-NIL Project leader: PROFACTOR Michael Mühlberger michael.muehlberger@profactor.at

24 NILquantumdot SiGe Optoelektronik SiGe dots + Kompatibel mit CMOS-basierter Si Technologie + Konzentration der Zustandsdichte (3D 0D System) + Emissionswellenlänge: µm und einstellbar (bandstructure engineering) + Positions- und Homogenitätskontrolle auf vorstrukturierten Substraten Nanoimprint lithography (NIL) + Hochauflösende Nanofabriaktion + Strukturierung von ganzen Wafern mit hochauflösenden Strukturen + Hoher Durchsatz bei geringen Kosten + = Push the limits for the ordered growth of SiGe dots down to periods of sub-100 nm high-density patterns on large areas UV-NIL

25 NILquantumdot Arbeitsstempelherstellung period = 300 nm period = 400 nm

26 NILquantumdot Quantenpunkt-Wachstum MBE growth 3300LBSG: 1. Standard buffer: C ML 625 C Å/s 3. Si cap: C period = 260 nm d = 127 nm h = 19 nm period = 230 nm d = 122 nm h = 18 nm period = 200 nm d = 122 nm h = 15 nm period = 170 nm d = 118 nm h = 15 nm

27 NILplasmonics plasmonische Biochips Herstellung der Gold-Partikel in einem NIL-basierten Prozess Modifikation der Gold-Nanopartikel mit Thiol-basierten selfassembling monolayers (SAMs) Passivierung der Oberfläche außerhalb der Gold-Partikel.

28 NILstream R2R UV-NIL imprinted riblets Nickel-Shim Reduktion des Luftwiderstandes PUA-Riblets R2R UV-imprint

29 Überblick NILaustria Konsortium und Konzept NILaustria die ersten 3 Jahre Ergebnisse NILaustria die zweiten 3 Jahre Ausblick Business Interest Group

30 NILaustria business interest group - BIG Möglichkeit für interessierte Firmen mit den NILaustria Projekten stärker zu interagieren (ohne Projetkpartner zu sein) Jährliche BIG Meetings Presentation der Projektergebnisse Presentation der Task Force Ergebnisse Diskussions-Forum Feedback an das Konsortium Generierung von neuen Business Ideen, Kooperationen und Innovationen Zugang zu NILaustria Informationen online win-win Situation

31 NILaustria Kontakt: Newsletter: Oder per mit Name, Institution an Michael Mühlberger: Iris Bergmair: Business interest group