Technologie Plattform CHyN Reinraum Bahrenfeld

Technologie Plattform CHyN Reinraum

Die Technologieplattform „CHyN Reinraum“ ist eine moderne Reinraumeinrichtung nach ISO-Klasse 4 – ein ultrareines, partikel- und staubfreies Nutzerlabor für komplexe Nanofabrikationsprozesse. Ausgestattet mit hochmodernen Geräten, bietet sie ein ideales Umfeld für interdisziplinäre Spitzenforschung.

Das Labor wird gemeinsam von der Universität Hamburg (UHH), dem Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) und dem Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) betrieben. Es befindet sich im Center for Hybrid Nanostructures (CHyN), Gebäude 600, auf dem Forschungscampus Science City Hamburg Bahrenfeld (SCHB).

Organisation

Der Reinraum wird von einem interdisziplinären Team aus einem Koordinator, Ingenieur:innen und leitenden Wissenschaftler:innen aller drei Institutionen unter der Leitung eines Reinraum-Boards betrieben. Dieses Gremium ist verantwortlich für die wissenschaftliche Ausrichtung und die strategische Weiterentwicklung des Reinraums.

Der Reinraumkoordinator übernimmt die Schnittstellenkommunikation zwischen Nutzer:innen, Personal, Gebäudemanagement und dem Managementboard. Zudem organisiert er den täglichen Betrieb und sorgt für einen reibungslosen Ablauf der Nutzungsprozesse.

Zugang und Mitarbeiter

Der Zugang zur CHyN Reinraumanlage erfolgt in zwei Schritten:

Teilnahme an einer allgemeinen Sicherheitseinweisung (monatlich, Standort und Termine PDF Datei clicken).
Einreichung eines Prozessablaufs („Process Flow“) durch das jeweilige Forschungsteam zur Freigabe.

Nach erfolgreicher Schulung an den Geräten durch Fachpersonal und Registrierung im Buchungssystem, können Nutzer:innen selbstständig Arbeitsplätze und Geräte buchen sowie eigene Experimente durchführen.

Nutzerkreis

Unsere Nutzer:innen sind hauptsächlich Studierende (Bachelor, Master, Promotion), Postdocs und Wissenschaftler:innen aus den Bereichen:

Nanotechnologie
Biophysik
Pharmazie
Materialwissenschaften
Mikroelektronik
Biowissenschaften
Quantentechnologie

Auch Forscher:innen aus weiteren Disziplinen sind herzlich willkommen.

Möchten Sie die CHyN Reinraumanlage kennenlernen und mehr über die dortigen Möglichkeiten in der Nanoforschung erfahren?

Die Reinraumeinrichtung gliedert sich in zwei zentrale Bereiche – den Gelbraum und den Weißraum – und wird durch spezialisierte Nutzerlabore außerhalb des Reinraumkomplexes ergänzt. Diese ermöglichen unter anderem die Bearbeitung und Analyse kleinster Strukturen bis zu 500 Nanometern oder weniger. Darüber hinaus stehen Technologien für hochauflösende Bildgebung, Elementaranalysen sowie Ionenimplantationen zur Verfügung.

Der Gelbraum – Strukturierung im Nanometermaßstab

Im Gelbraum werden präparative Syntheseprozesse wie nasschemische Verfahren durchgeführt. Der Raum ist speziell für die lithografische Strukturierung in einer UV-geschützten Umgebung ausgelegt und ermöglicht die Erzeugung von Strukturen im Submikrometer- bis Nanometerbereich.
Neben der Strukturierung können hier auch wichtige Materialeigenschaften direkt qualifiziert werden, etwa:

die Oberflächenrauigkeit,
die Dicke der aufgebrachten Schicht
sowie die Tiefe geätzter Strukturen.

Der Weißraum – Abscheidung und Charakterisierung von Funktionsmaterialien

Im angrenzenden Weißraum liegt der Fokus auf der Nanoabscheidung verschiedenster Dünnschichtsysteme. Dazu zählen unter anderem:

Halbleitermaterialien,
funktionale Materialien wie Wismut oder Hafnium,
isolierende Oxid- oder Nitrid-Schichten zur Passivierung
sowie Metalle wie Gold, Titan, Platin, Aluminium oder Kupfer.

Darüber hinaus werden hier Verfahren zur Strukturierung durch Trockenätzung sowie zur optischen Charakterisierung der abgeschiedenen Schichten eingesetzt. So lassen sich komplexe Materialdesigns realisieren und in funktionale Komponenten überführen.

Kontakt

Sollte weitere Informationen benötigen werden oder Interesse an der Nutzung der Technologieplattform „CHyN Reinraum“ besteht, kontaktieren Sie uns über unsere E-Mail: chyn-cleanroom.min"AT"uni-hamburg.de.

Dr.-Ing. Lewis Olaniyi Akinsinde

Koordinator CHyN Reinraum Technologie Platfform

Büro: CFEL - Center für Freie Elektronen Laser Hamburg, Gebäude 99, Raum O1.125

Luruper Chaussee 149

D-22761 Hamburg

Tel.: +49 (0)151 5538 8158

E-Mail: chyn-cleanroom.min"AT"uni-hamburg.de

Geräte und Ausstattung

In der CHyN Reinraum-Laboreinrichtung stehen derzeit über 20 hochspezialisierte Geräte zur Verfügung. Diese können – unterstützt durch das erfahrene Reinraumpersonal – zu komplexen Prozessketten kombiniert werden, um anspruchsvolle Forschungs- und Entwicklungsprojekte umzusetzen. Nachfolgend stellen wir einige ausgewählte Systeme und Technologien aus den Bereichen Lithografie, Beschichtung sowie Strukturierungs- und Analyseverfahren vor.

Geräte Übersicht

Foto: UHH/Akinsinde

Raith Voyager Elektronenstrahl Lithografie

Anwendungsbereiche: Die Elektronenstrahllithografie mit dem Raith Voyager-System ermöglicht durch ihre hohe Präzision die Herstellung feinster Strukturen bis in den Nanometerbereich. Mit einer Spannung von 50 kV, einer nominellen Genauigkeit von 2 nm und einer realisierbaren Strukturbreite bis hinunter zu 10 nm eignet sich dieses System ideal für komplexe Lithografiemuster. Dank automatisierter Höhensensorik und Funktionen wie TRAXX und PERIODIXX lassen sich strukturierte Pfade und periodische Muster über große Flächen stitch-frei realisieren.

Standort: EBL Voyager Labor, CHyN Geb. 600, RM EG. 063, SCHB

Foto: UHH/Stützle

UV Lithografie Mask Aligner MJB4

Anwendungsbereiche: Im Bereich der UV-Lithografie kommt der Mask Aligner Karl Süss MJB4 zum Einsatz. Dieses System eignet sich besonders für mikrofluidische Anwendungen, MEMS und weitere mikrostrukturierte Designs. Mit Belichtungsmodi wie Kontakt und Proximity lassen sich Strukturen ab etwa 1 µm realisieren, wobei eine hochpräzise Ausrichtung durch einen XYZ-Tisch gewährleistet ist.

Standort: CHyN Reinraum, Gelblichtraum, CHyN Geb. 600, RM EG. 034,SCHB

High-resolution maskless nanowriter from RAITH

Foto: UHH/Stützle

Raith Picomaster: Hochauflösender Maskenloser Laserschreiber

Anwendungsbereiche: Der Raith PICOMASTER ist leistungsfähiger maskenloser Laserwriter für die hochpräzise Belichtung verschiedenster Substrattypen. Mit einer Schreibauflösung von bis zu 2 nm auf versdchiedene Substraten wie SiO2 Wafer, Glas usw. und einer flexiblen Substratgröße bis 125 mm² bietet er herausragende Möglichkeiten für Forschung und Prototyping.

Standort: CHyN Reinraum, Gelblichtraum, CHyN Geb. 600, RM EG. 034, SCHB

Foto: UHH/Stützle

DEKTAK

Anwendungsbereiche: XXXXXXXXXX.

Standort: CHyN Reinraum, Gelblichtraum, CHyN Geb. 600, RM EG. 034

Foto: UHH/Stützle

Hochvakuum Beschichtungsanlage: Creamet 450 Elektronenstrahl S3 Beschichtungssystem

Anwendungsbereiche: Für hochpräzise Beschichtungsprozesse steht die CREAMET 450 E-Strahl S3 von CREAVAC zur Verfügung. Dieses Hochvakuum-System ermöglicht sowohl die Elektronenstrahlverdampfung als auch das Sputtern verschiedenster Materialien – unterstützt durch moderne Technologien wie RF-, DC- und HiPIMS-Verfahren. Die integrierte Ionenstrahlquelle erlaubt eine gezielte Beeinflussung der Schichtmorphologie, während die intelligente CREACONTROL-Steuerung eine stabile, reproduzierbare Prozessführung sicherstellt.

Standort: CHyN Reinraum, weiße Raum, CHyN Geb. 600, RM EG. 035,SCHB

Foto: UHH/Stützle

AT200M Atomen Lagenabcheidung (ALD) System

Anwendungsbereiche: ein kompaktes ALD-Gerät (Atomlagenabscheidung), das für die hochpräzise Abscheidung ultradünner Schichten auf 2-Zoll-Wafern konzipiert ist. Mit beheizbaren Komponenten und einer Auswahl an bis zu drei Präkursoren (z. B. Pt, Ti, Hf, Si) sowie Reaktionsmitteln wie H₂O, O₂ und O₃ eignet sich das System für die Herstellung funktionaler Schichten wie Al₂O₃, TiO₂ oder SiO₂ mit höchster Homogenität.

Standort: CHyN Reinraum, weiße Raum, CHyN Geb. 600, RM EG. 035, SCHB

ICP PECVD Coating System SI 500D 214 from Sentech

Foto: UHH/Stützle

Induzierte Plasma CVD Systeme SI 500D 214

Anwendunsgereiche: Für die Abscheidung von Passivierungsschichten kommt das PECVD-System SI 500D 214 von Sentech zum Einsatz. Die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung erlaubt die Herstellung dichter, spannungsarmer dielektrischer dünnen Schichten bei niedrigen Temperaturen.

Standort: CHyN Clean room, White room, CHyN Geb. 600, RM EG. 035,SCHB

Foto: UHH/Stützle

Leica EM ACE600 - TDS 02-2022 Sputter Coater

Anwendungsbereiche: The Leica ACE600 sputter coater xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Standort: CHyN Reinraum, Gelblichtraum, CHyN Geb. 600, RM EG. 035

Foto: UHH/Stützle

Ellipsometer

Anwendungsbereiche: The Leica ACE600 sputter coater xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Standort: CHyN Reinraum, Gelblichtraum, CHyN Geb. 600, RM EG. 035

Foto: UHH/Stützle

Reaktive Ionen Ätzen SI 500 215

Anwendungsbereiche: Für das reaktive Ionentiefätzen (RIE) kommt das SI 500 ICP-RIE-System von Sentech zum Einsatz. Mit seiner induktiv gekoppelten Plasmaquelle, der Planar Triple Spiral Antenna (PTSA), erzeugt es ein homogenes Plasma mit hoher Ionendichte bei niedriger Energie – ideal für schonendes, präzises Strukturieren. Die temperaturgeregelte Substratelektrode sowie das automatisierte Vakuum- und Gassystem ermöglichen reproduzierbare Prozesse bei höchster Kontrolle.

Standort: CHyN Reinraum, Gelblichtraum, CHyN Geb. 600, RM EG. 035,SCHB

Foto: UHH/Akinsinde

FIB-SEM - ZEISS Crossbeam 550 gekoppelte Fokussierte Ionenstrahl (FIB)

Anwendungsbereiche: Zur hochauflösenden Strukturierung und Analyse steht das ZEISS Crossbeam 550 zur Verfügung – ein kombiniertes FIB-SEM-System (Focussed Ion Beam / Scanning Electron Microscope). Dieses Instrument ermöglicht neben der Bildgebung im Sub-10-nm-Bereich auch gezielte Materialabtragungen und Querschnittanalysen mithilfe eines Gallium-Ionenstrahls. Ergänzt wird das System durch ein EDS-Modul zur Elementanalyse. Es eignet sich besonders zur Untersuchung mikro- und nanostrukturierter Proben sowie zur Charakterisierung funktionaler Dünnschichten und komplexer Zell-Nanostruktur-Interaktionen.

Standort: FIB Labor, CHyN Geb. 600, RM EG. 060, SCHB

Veröffentlichung

2024

Haugg, S.; Mochalski, L. F.; Hedrich, C.; González Díaz-Palacio, I.; Deneke, K.; Zierold, R.; Blick, R. H. Field Emission from Carbon Nanotubes on Titanium Nitride-Coated Planar and 3D-Printed Substrates. Nanomaterials 2024, 14 (9), 781. https://doi.org/10.3390/nano14090781.

2022

Haugg, S.; Hedrich, C.; Zierold, R.; Blick, R. H. Field Emission Characteristics of ZnO Nanowires Grown by Catalyst-Assisted MOCVD on Free-Standing Inorganic Nanomembranes. J. Phys. D. Appl. Phys. 2022, 55 (25), 255104. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac5d05.
Harberts, J.; Siegmund, M.; Hedrich, C.; Kim, W.; Fontcuberta i Morral, A.; Zierold, R.; Blick, R. H. Generation of Human IPSC-Derived Neurons on Nanowire Arrays Featuring Varying Lengths, Pitches, and Diameters. Adv. Mater. Interfaces 2022, 9 (24), 2200806. https://doi.org/10.1002/admi.202200806.
Grote, L.; Seyrich, M.; Döhrmann, R.; Harouna-Mayer, S. Y.; Mancini, F.; Kaziukenas, E.; Fernandez-Cuesta, I.; A. Zito, C.; Vasylieva, O.; Wittwer, F.; Odstrčzil, M.; Mogos, N.; Landmann, M.; Schroer, C. G.; Koziej, D. Imaging Cu2O Nanocube Hollowing in Solution by Quantitative in Situ X-Ray Ptychography. Nat. Commun. 2022, 13 (1). https://doi.org/10.1038/s41467-022-32373-2.
Esmek, F.M; Erichlandwehr, T; Brkovic, N; Pranzner, N.P; Teuber, J.P; Fernandez-Cuesta, I. Pillar-structured 3D inlets fabricated by dose-modulated e-beam lithography and nanoimprinting for DNA analysis in passive, clogging-free, nanofluidic devices. Nanotechnology 33, 2022, 385301, (12pp). https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac780d.

2021

Haugg, S.; Hedrich, C.; Blick, R. H.; Zierold, R. Subtractive Low-Temperature Preparation Route for Porous SiO2 Used for the Catalyst-Assisted Growth of ZnO Field Emitters. Nanomaterials 2021, 11 (12), 3357. https://doi.org/10.3390/nano11123357.

2020

Harberts, J.; Haferkamp, U.; Haugg, S.; Fendler, C.; Lam, D.; Zierold, R.; Pless, O.; Blick, R. H. Interfacing Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neurons with Designed Nanowire Arrays as a Future Platform for Medical Applications. Biomater. Sci. 2020, 8 (9), 2434–2446. https://doi.org/10.1039/d0bm00182a.

2019

Esmek, F. M.; Bayat, P.; Pérez-Willard, F.; Volkenandt, T.; Blick, R. H.; Fernandez-Cuesta, I. Sculpturing Wafer-Scale Nanofluidic Devices for DNA Single Molecule Analysis. Nanoscale 2019, 11 (28), 13620–13631. https://doi.org/10.1039/c9nr02979f.
Harberts, J.; Zierold, R.; Fendler, C.; Koitmäe, A.; Bayat, P.; Fernandez-Cuesta, I.; Loers, G.; Diercks, B. P.; Fliegert, R.; Guse, A. H.; Ronning, C.; Otnes, G.; Borgström, M.; Blick, R. H. Culturing and Patch Clamping of Jurkat T Cells and Neurons on Al2O3 Coated Nanowire Arrays of Altered Morphology. RSC Adv. 2019, 9 (20), 11194–11201. https://doi.org/10.1039/c8ra05320k.
Hedrich, C.; Haugg, S.; Pacarizi, L.; Furlan, K. P.; Blick, R. H.; Zierold, R. Low-Temperature Vapor-Solid Growth of ZnO Nanowhiskers for Electron Field Emission. Coatings 2019, 9 (11), 698. https://doi.org/10.3390/coatings9110698.
Fendler, C.; Denker, C.; Harberts, J.; Bayat, P.; Zierold, R.; Loers, G.; Münzenberg, M.; Blick, R. H. Microscaffolds by Direct Laser Writing for Neurite Guidance Leading to Tailor-Made Neuronal Networks. Adv. Biosyst. 2019, 3 (5), 1–8. https://doi.org/10.1002/adbi.201800329.

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