Materialien & Prozesse


Eine große Auswahl an Materialien mit unterschiedlichen optischen, mechanischen, elektronischen und chemischen bzw. biologischen Eigenschaften wurde bereits erfolgreich für das direkte Laserschreiben getestet. Darunter sind zum Beispiel Standardfotopolymere wie sie in der Halbleiterindustrie zum Einsatz kommen. Aber auch biokompatible Materialien und Hydrogele können strukturiert werden. Nanoscribe entwickelt aber auch eigene Fotolacke, um die maximale Leistungsfähigkeit der Systeme mit Hinblick auf Auflösung und Schreibgeschwindigkeit zu ermöglichen.
Die Polymerstrukturen können zudem auf verschiedenen Substraten, die sich hinsichtlich chemischer und physikalischer Eigenschaften unterscheiden, hergestellt werden. Das richtige Substratmaterial hängt dabei von der Art der Anwendung ab. Für optische Anwendungen werden häufig transparente Substrate (z.B. Glas) verwendet, um den Polymerstrukturen Halt zu geben, die optischen Eigenschaften aber nicht wesentlich zu beeinflussen. Aber auch vorstrukturierte Substrate, wie zum Beispiel IC-Wafer oder transparente Mikrofluidiksubstrate können als Trägermaterial verwendet und so um komplexe Polymerstrukturen ergänzt werden.

Weitere Materialien

Trotz der Vielzahl an Materialien die mit der Zwei-Photonen-Polymerisation kompatibel sind, bleiben einige Materialklassen für diese 3D Strukturierungsmethode unerreichbar. Um die Anforderungen der verschiedenen Anwendungen in Bezug auf Materialvielfalt zu bedienen, können Abformungstechniken, sogar für komplexe 3D Mikro- und Nanostrukturen, zum Einsatz kommen.

  • Abformung in PDMS
    Die Herstellung großflächiger Strukturen kann unter Umständen sehr zeitaufwändig sein. Die Herstellungszeit kann deutlich reduziert werden, wenn von der Urform ein Stempel abgeformt wird, und dieser zur Replikation verwendet wird.

  • Atomlagendeposition (ALD) und Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
    Durch Siliziumeinfachinversion (SSI) und Siliziumdoppelinversion (SDI) können poröse 3D Polymerstrukturen in Silizium umgewandelt werden. Beispiele hierfür sind photonische Kristalle oder Quasikristalle.

  • Galvanization
    Metallische Strukturen können durch Galvanisierung von 3D Polymerstrukturen hergestellt werden. Hier dienen die Strukturen als Urformen um zum Beispiel in Nickel, Kupfer oder Gold über eine elektrochemische Abscheidung in einem Galvanikbad beschichtet zu werden.

  • Electroless plating
    Polymertemplate können auch chemisch mit einer dünnen Nickelschicht beschichtet werden. Dadurch entfällt die bei der galvanischen Abscheidung sonst übliche elektrisch leitfähige Schicht.

  • Schmelzinfiltration und Strukturierung von Chalcogeniden Gläsern
    Halbleitende Chalcogenide Gläser können in 3D Template schmelzinfiltriert werden und sogar durch das Direkte Laserschreiben in 3D strukturiert werden.

Prozesse & Projekte

Nanoscribe arbeitet eng mit Kunden und Projektpartnern aus der Industrie zusammen, um maßgeschneiderte Prozesse und Lösungen für industrielle Anwendungen zu entwickeln.

MiLiQuant LogoMit seiner Technologieexpertise in der 3D Mikrofabrikation beteiligt sich Nanoscribe am  Forschungsprojekt „MiLiQuant“, das durch das BMBF gefördert wird. Gemeinsam mit den Unternehmen Q.ant, Zeiss und Bosch sowie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Universität Paderborn werden in den nächsten drei Jahren miniaturisierte, frequenz- und leistungsstabile Diodenlaser entwickelt. Ziel sind weitgehend justage- und wartungsfreie Strahlungsquellen für ein industrietaugliches Einsatzfeld: Beispielsweise Sensoren für medizinische Diagnostik oder autonomes Fahren sowie quantenbasierte Abbildungsverfahren für die Medizintechnik.

 

ImPRINTOPTICS BMBF-Forschungsprojekt PRINTOPTICS arbeitet Nanoscribe an der Miniaturisierung medizinischer Endoskope, gemeinsam mit den Projektpartnern 4. Physikalisches Institut und Institut für Technische Optik (beide Universität Stuttgart) sowie mit dem Medizintechnikunternehmen Karl Storz. Die 3D-Mikrodrucktechnologie von Nanoscribe ermöglicht erstmals die Herstellung hochwertiger Optiksysteme mit Submikrometerdetails. So gelingt es, extrem filigrane, leistungsstarke Optiken direkt auf 125 Mikrometer dünne Glasfasern zu drucken. Ziel des Projekts sind außerdem innovative Lösungen, um die endoskopischen Miniatursysteme in Serie fertigen zu können.

 

MassMicroAls Projektpartner im Eurostars Projekt MASSMICRO entwickelte Nanoscribe Know-How im Bereich der Lithografie für die Herstellung metallischer, dreidimensionaler Mikrokomponenten für die industrielle Massenproduktion. Bereits heute nutzen Kunden die Geräte und Prozesse von Nanoscribe zur flexiblen und schnellen Herstellung von Polymer-Mastern, die galvanisch abgeformt und als Hartmetall-Formeinsätze in der Massenproduktion eingesetzt werden.

 

PhoibosIm Bereich der Integrierten Photonik hat Nanoscribe Hardware, Software, Materialien und zugehörige Prozesse entwickelt, um sogenannte Photonic Wirebonds (PWB) zu drucken. Teile der Arbeit wurde im Rahmen des BMBF geförderten Projekts PHOIBOS entwickelt. Basierend auf diesen Ergebnissen werden Nanoscribe Geräte nun in Wissenschaft und Industrie für die Integrierte Photonik eingesetzt.


Relevante Publikationen