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Der Druckprozess 73 Die zusammenhängende Goldschicht wurde durch RIE mit Ar entfernt und die Leiterbahnen stehen aus der PMMA-Verkapselung hervor. Letzteres ist Grundvoraussetzung für einen elektrischen Kontakt zwischen Bottom- und Top-Elektrode. In Abb. 5.9 C) ist eine Abbildung einer Top-Elektrode mit PDMS gezeigt. Das PMMA trägt die Goldelektroden und bildet bei dieser Schichtdicke eine exible Folie. Zur Handhabung mit Pinzetten wird ein PDMS Blockaufgelegt. Das PDMS ist auch auf makroskopischen Abmessungen ein weiches Material, wodurch das gesamte System exibel bleibt. Die Oberächenrauigkeit der Top-Elektroden wurde auf einem Bondpad durch AFM bestimmt (s. Anhang B Abb. B10). Auf einer Fläche von 5x5μm 2 wurde ein RMS-Wert von 0,66 nm und eine maximaler Höhenunterschied von 5,73 nm gemessen. Dies entspricht der Oberächenrauigkeit von aufgedampften Metallschichten. 5.4 Der Druckprozess Zur Herstellung von Crossbar-Strukturen werden Bottom- und Top-Elektroden aufeinander gedruckt. Der gesamte PALO Prozess ist in Abbildung 5.10 schematisch zusammengefasst. Durch Eintauchen der Top-Elektrode in Wasser wird die Opferschicht auf- und die Elektrode abgelöst. Nach dem Ablöseprozess muss die verbliebene Goldschicht durch RIE entfernt werden. Ein positiver Nebeneekt ist, dass durch das Entfernen der Goldschicht die Elektrodenoberäche gereinigt wird. Daher empehlt es sich, das Drucken unmittelbar nach dem Ätzen der Restschicht durchzuführen. Der eigentliche Druckvorgang wird mit Hilfe eines Fineplacer ausgeführt. Das PDMS der Top-Elektrode dient als Stempel, um diese auf die Bottom-Elektrode zu drucken. Dazu werden Bottom- und Top-Elektroden um 90 ◦ zueinander verdreht durch Vakuumpinzetten xiert. Die Top-Elektrode muss dabei sowohl an der Bottom-Elektrode als auch an den Bondpads der Zuleitungen ausgerichtet werden. Der Fineplacer erlaubt eine planparallele Positionierung und anschlieÿend das kontrollierte Absetzen der Elektroden aufeinander. Beim Absetzen kann durch den Fineplacer eine denierte Kraft ausgeübt werden. Diese wird über eine Waage gemessen und liegt im Bereich zwischen 100 g und 3 kg. Um elektrischen Kontakt zwischen Bottom- und Top-Elektrode herzustellen, muss beim Drucken ein konformaler Kontakt zwischen den Elektroden erreicht werden. Grundsätzlich wird dies durch den exiblen PDMS-Stempel ermöglicht. Die PMMA Schicht, welche die Top-Elektrode verkapselt, ist die steifste Komponente der Top-Elektrode. Jedoch ist die Schicht ausreichend dünn, um genügend Flexibilität zu gewährleisten. Die Goldleiterbahnen erwiesen sich als vergleichsweise stabil und biegsam, was ebenfalls auf die Schichtdicke zurückgeführt wird. Der gröÿte Teil der Kontaktäche von Stempel und Substrat ist PM- MA bzw. Siliziumoxid. Um eine gute Adhäsion zwischen beiden zu erreichen, muss die eektive Kontaktäche groÿ sein. Dies soll durch konformalen Kontakt erreicht werden. Nach dem Drucken ist die Crossbar-Struktur durch PMMA und PDMS verkapselt. In wenigen Fällen lies sich der PDMS-Stempel wieder abnehmen, ohne die Crossbar-Struktur zu zerstören. REM Bilder dieser Strukturen sind in Abbildung 5.11 A) und B) gezeigt. In den Aufnahmen ist die Bottom-Elektrode horizontal und die Top-Elektrode vertikal ausgerichtet. Durch den PALO Prozess war ein Transfer der Metallstrukturen immer möglich. Damit hebt sich der PALO Prozess deutlich von alternativen Methoden ab [88, 91]. Auch wenn die Beschaenheit der Oberächen nicht zu vernachlässigen ist, wird durch die Verwendung
μm ◦ A) B) C) 200nm 500nm 100nm nm 2 nm 2 μm 2 ◦
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Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft
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Forschungszentrum Jülich GmbH Pete
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Kurzfassung In dieser Arbeit wurde
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Abstract The focus of this PhD thes
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Inhaltsverzeichnis Abkürzungen XII
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Abkürzungen AFM EBL EUV FIB NIL PL
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2 Kapitel 1: Einleitung einem Ionen
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2 Grundlagen und Methoden 2.1 Theor
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Theoretische Grundlangen 7 zwei Met
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Theoretische Grundlangen 9 Valenzba
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Theoretische Grundlangen 11 den Nob
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Molekularelektronik 13 leichte Proz
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Molekularelektronik 15 nicht genüg
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Lithographie Techniken und Untersuc
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Lithographie Techniken und Untersuc
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UV-NIL T-NIL a) e) b) T> Tg / °C f
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