ENGINEERINGNET.BE - ‘De bestaande niet-destructieve technieken om nano-elektronica in beeld te brengen, zoals optische- en elektronenmicroscopie, zijn niet nauwkeurig genoeg of toepasbaar voor dieper liggende structuren’, stelt Gerard Verbiest van de Delftse faculteit 3mE.
‘Een bekende 3D-techniek op macroschaal is ultrageluid. Het voordeel is dat het voor ieder sample werkt. Ultrageluid is daarmee een goede manier om de 3D-structuur van een niet-transparant sample op een niet-destructieve manier in kaart te brengen.’
Desondanks bestond er nog geen ultrageluid-technologie op nanoschaal. De resolutie van ultrasound imaging wordt immers sterk bepaald door de golflengte van het gebruikte geluid, en die ligt typisch in de buurt van een millimeter.
‘Om dit te verbeteren werd ultrageluid al eerder geïntegreerd in een zogenoemde Atomic Force Microscope (AFM)’, aldus Verbiest. ‘AFM is een techniek waarmee je heel precies met een minuscule naald oppervlakken kunt aftasten en in kaart brengen.'
'Dit heeft als voordeel dat niet de golflengte maar de grootte van de tip van de AFM de resolutie bepaalt. Maar helaas zien we dat bij de tot nu toe gebruikte frequenties (1-10 MHz), de respons van de AFM klein en onduidelijk is. De frequentie van het gebruikte geluid moest dus verder omhoog, naar het GHz-regime.’
Die verhoging van de frequentie is pas recent mogelijk, legt Verbiest uit. ‘We realiseren dit met fotoakoestiek. Daarmee kun je extreem korte geluidspulsjes genereren. Deze techniek zijn we aan het integreren in een AFM. Met de tip van de AFM kunnen we het signaal focussen. Onze opstelling is klaar en de eerste testen zijn gedaan.’
De nieuwe methode is vooral interessant voor de nano-elektronica. ‘Wil je in de toekomst nog kleinere chips met nog kleinere patroontjes maken, dan moet je deze stap zetten’, zegt Verbiest. ‘Bijvoorbeeld om het mogelijk te maken om twee laagjes met nanometerprecisie op elkaar te leggen.’
‘Maar er zijn ook mogelijke toepassingen buiten de elektronica. In de celbiologie zou je hiermee een gedetailleerd 3D-plaatje van een enkele levende cel kunnen maken, bijvoorbeeld van de manier waarop mitochondriën zijn opgevouwen in een cel. En in de materiaalkunde kun je denken aan onderzoek naar warmtetransport in een wonderlijk materiaal als grafeen.’
Verbiest heeft snel succes geboekt. ‘We zijn er binnen acht maanden in geslaagd de eerste metingen te doen met onze opstelling. Dit bouwen we de komende tijd verder uit. Op termijn zal ASML, dat ook het intellectueel eigendom bezit, het onderzoek overnemen, hopelijk op weg naar industriële toepassing van de nieuwe methode.’
