MATERIALSCHICHTEN GESCHICHTETEN MATERIALS SOWIE VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG EINER NANOSTRUKTUR MITTELS GASPHASENABSCHEIDUNG HIERZU

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Exfoliation von Materialschichten geschichteten Materials. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Exfoliation von Graphen aus Graphit.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Erzeugung einer Nanostruktur mittels Gasphasenabscheidung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Erzeugung von Mono- und Multilagen aus Materialien, die schichtartig aufgebaut sind, wie bspw. MoS20der WS2.

Im Wesentlichen zweidimensionale bzw. einlagige Materialschichten wie bspw. Graphen oder Übergangsmetall-Dichalkogenide und Schichtsilikate weisen besondere physikalische Eigenschaften auf, die sie für eine Vielzahl an Anwendungsszenarien, bspw. in der Elektronik oder der Sensorik, interessant macht.

Allerdings ist es oftmals schwierig, ausreichende Mengen von im Wesentlichen zweidimensionalen bzw. einlagigen Materialschichten ausreichender Qualität bei gleichzeitig akzeptablem Aufwand herzustellen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung von im Wesentlichen zweidimensionalen bzw. einlagigen Materialschichten zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Exfoliation von Materialschichten geschichteten Materials, insbesondere zur Exfoliation von Graphen aus Graphit, umfasst eine erste Aufnahme, eingerichtet zur Aufnahme des geschichteten Materials, eine zweite Aufnahme, eingerichtet zur Aufnahme der Materialschichten, wobei die erste Aufnahme und die zweite Aufnahme relativ zueinander beweglich gelagert sind. Dabei ist unter dem Begriff„geschichtetes Material", wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere ein Material zu verstehen, dessen Kristallstruktur in ein-, zwei-, drei-, oder vierlagige parallele Schichten unterteilbar ist. Ferner ist unter dem Begriff„Aufnahme", wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, an der eine oder mehrere Materialschichten des geschichteten Materials befestigt oder an die eine oder mehrere Materialschichten des geschichteten Materials angelagert werden können.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Einheit zur Erzeugung einer konstanten oder gepulsten elektrischen Spannung zwischen der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme.

Dabei ist unter dem Begriff„Einheit zur Erzeugung einer konstanten oder gepulsten elektrischen Spannung", wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere ein digitaler oder analoger Spannungswandler oder ein digitaler oder analoger Signalgenerator zu verstehen, der, angeschlossen an eine Versorgungseinrichtung, dazu eingerichtet ist, eine konstante oder gepulste elektrische Spannung zu erzeugen.

Vorzugsweise ist die zweite Aufnahme drehbar gelagert.

Bspw. kann die zweite Aufnahme (kreis-) zylinderförmig ausgebildet und um eine Achse drehbar gelagert sein.

Vorzugsweise ist die erste Aufnahme relativ zur zweiten Aufnahme linear verschiebbar gelagert.

Dies ermöglicht bei konstanter Dreh- und Verschiebgeschwindigkeit eine kontinuierliche Ablage der Materialschichten entlang einem spiralförmigen Pfad auf der zweiten Aufnahme. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner eine Einheit zur Steuerung einer An- druckkraft und/oder einer Relativausrichtung zwischen einer Oberfläche des in der ersten Aufnahme angeordneten geschichteten Materials und einer Oberfläche der zweiten Aufnahme.

Dadurch können, bspw. im Rahmen einer Einstellung oder einer Überwachung eines laufenden Exfoliationsprozesses, Prozessparameter wie die Andruckkraft und/oder die Relativausrichtung an verschiedene geschichtete Materialien oder prozessver- laufsabhängig angepasst werden.

Vorzugsweise weist die Oberfläche der zweiten Aufnahme Ankerstrukturen auf, die dazu eingerichtet sind, bei direktem Kontakt eine höhere Adhäsionskraft auf die Materialschichten auszuüben, als Bereiche der Oberfläche der zweiten Aufnahme, die keine Ankerstrukturen aufweisen.

Vorzugsweise umfassen die Ankerstrukturen Metall, insbesondere Gold und/oder Titan, und/oder eine chemische Oberflächenfunktionalisierung.

Dadurch kann die Exfoliation auf bestimmte Bereiche der Oberfläche der zweiten Aufnahme konzentriert werden und/oder der Exfoliationsprozess effizienter gestaltet werden.

Vorzugsweise umfasst die zweite Aufnahme einen leitenden Bereich, an dem die elektrische Spannung anliegt, wobei der leitende Bereich von der Oberfläche der zweiten Aufnahme elektrisch isoliert ist.

Durch den von der Oberfläche elektrisch isolierten Bereich kann ein Stromfluss durch die Materialschichten auf der Oberfläche der zweiten Aufnahme vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Exfoliation von Materialschichten geschichteten Materials unter Verwendung der Vorrichtung umfasst ein Anordnen des ge- schichteten Materials in der ersten Aufnahme, ein Anlegen der elektrischen Spannung zwischen der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme und ein Abstreifen einer oder mehrerer Materialschichten des geschichteten Materials auf die zweite Aufnahme, wobei das Abstreifen ein Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme bei gleichzeitiger Steuerung einer Andruckkraft zwischen einer Oberfläche des in der ersten Aufnahme angeordneten geschichteten Materials und einer Oberfläche der zweiten Aufnahme umfasst.

Vorzugsweise umfasst die zweite Aufnahme ein vorzugsweise Siliziumaufweisendes Substrat.

Durch das Abstreifen der Materialschichten auf ein Substrat aus dem in weiteren Bearbeitungsschritten ein Erzeugnis oder ein Teil eines Erzeugnisses wie bspw. ein elektronisches Bauteil oder ein Sensor gefertigt werden kann, können aufwändige Zwischenschritte im Zusammenhang mit der Materialübertragung vermieden werden.

Vorzugsweise sind auf oder in dem Substrat eine Vielzahl an Ankerstrukturen ausgebildet.

Vorzugsweise umfassen die Ankerstrukturen Metall, insbesondere Gold und/oder Titan, und/oder eine chemische Oberflächenfunktionalisierung.

Dadurch kann die Exfoliation auf bestimmte Bereiche des Substrats konzentriert werden und/oder der Exfoliationsprozess effizienter gestaltet werden.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Überwachen einer Beschaffenheit des abgestreiften Materials und ein Steuern der elektrischen Spannung auf Basis der überwachten Beschaffenheit.

Dadurch kann die Spannung an verschiedene geschichtete Materialien oder pro- zessverlaufsabhängig angepasst werden.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Steuern einer Andruckkraft und/oder einer Relativausrichtung zwischen einer Oberfläche des in der ersten Aufnahme angeordneten geschichteten Materials und einer Oberfläche der zweiten Aufnahme.

Dadurch kann die Andruckkraft und/oder die Relativausrichtung an verschiedene geschichtete Materialien oder prozessverlaufsabhängig angepasst werden.

Zur Herstellung von Mono- und Multilagen aus Materialien, die schichtartig aufgebaut sind, wird oftmals auf das Verfahren der van der Waals-Epitaxie zurückgegriffen. Obwohl in diesem Bereich große Fortschritte erzielt worden sind, birgt die Herstellung von Mono- und Multilagen großer Güte nach wie vor ungelöste Herausforderungen.

Zumindest einige dieser bisher ungelösten Herausforderungen können zudem gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch überwunden werden, dass während der Synthese von Mono- oder Multilagen aus einem Material, das schichtartig aufgebaut ist, eine Spannung zwischen der wachsenden Schicht und einer Elektrode angelegt wird. Das aus der angelegten Spannung resultierende elektrische Feld erhöht unter anderem die Reaktivität der sich in dem Feld befindlichen Materialen, insbesondere in einem von Kanten oder Spitzen der Elektrode ausgehenden Bereich elektrischer Feldüberhöhung und verbessert so das Nanostrukturwachstum in Bezug auf Geometrie, Homogenität, Kristallinität und/oder Stöchiometrie.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung einer Nanostruktur, wie bspw. einer Übergangsmetalldichalkogenid-Mono- oder Multilagen-Struktur, mittels Gaspha- senabscheidung und insbesondere mittels van der Waals-Epitaxie, umfasst ein Anordnen einer Elektrode über einer Isolationsschicht, die über einem leitfähigen Substrat angeordnet ist, wobei die Elektrode eine oder mehrere (scharfe) Kanten oder Spitzen aufweist, ein Anlegen einer Spannung zwischen der Elektrode und dem leitfähigen Substrat und ein Abscheiden der Nanostruktur über der Isolationsschicht in einem Oberflächenabschnitt, der unmittelbar an die Elektrode angrenzt.

Dabei soll unter dem Ausdruck„unmittelbar angrenzend", wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere ein direkter mechanischer Kontakt mit einem die Elektrode umfassenden Bauteil fallen, wobei die Elektrode jedoch bspw. durch eine über der Elektrode gebildete Isolationsschicht von der Nanostruktur elektrisch isoliert sein kann. Ferner kann die Elektrode (bspw. in einem vorhergehenden Prozessschritt mittels Gasphasenabscheidung) über oder auf der Isolationsschicht gebildet worden sein und nach dem Abscheiden der Nanostruktur in dem Oberflächenabschnitt als funktionale Komponente über bzw. auf dem Substrat verbleiben oder alternativ in einem folgenden Prozessschritt entfernt werden.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Anordnen einer weiteren Elektrode über der Isolationsschicht, wobei die weitere Elektrode angrenzend an den Oberflächenabschnitt angeordnet ist.

Durch das Anordnen einer weiteren Elektrode ergeben sich weitere Möglichkeiten/Freiheitsgrade hinsichtlich der Einstellung des elektrischen Feldes und insbesondere hinsichtlich der Einstellung der Feldstärke des elektrischen Feldes an unterschiedlichen Orten des Oberflächenabschnitts. Ferner kann die weitere Elektrode zur Überwachung des Wachstumsprozesses verwendet werden, bspw. indem ein Strom oder eine Spannung zwischen der (in diesem Fall nicht isolierten) Elektrode und der weiteren Elektrode überwacht wird.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Führen von Ionen, Atomen, Molekülen und/oder Clustern in einen Bereich einer elektrischen Feldüberhöhung an der einen oder den mehreren Kanten oder Spitzen der Elektrode.

Die elektrische Feldüberhöhung kann somit insbesondere zum Transport des abzuscheidenden Materials verwendet werden. Ferner kann durch eine Veränderung der Spannung während der Gasphasenabscheidung ein Wachstum der Nanostruktur an unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche oder während bestimmter Phasen in dem Prozess intensiviert oder abgeschwächt werden.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ein Steuern einer elektrischen Ladungsmenge der in den Bereich der elektrischen Feldüberhöhung an der einen oder den mehreren Kanten oder Spitzen der Elektrode geführten Ionen, Atome, Moleküle und/oder Cluster. Dadurch kann die Reaktivität der Präkursoren prozess- oder prozessverlaufsabhän- gig eingestellt bzw. gesteuert werden. Hierzu ist vorzugsweise eine Vorrichtung vorhanden, um die Präkursoren elektrisch aufzuladen. Unter den Präkursoren werden die oben genannten Atome, Ionen, Moleküle oder Cluster verstanden.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Steuern einer Reaktivität zwischen den die Nanostruktur bildenden Elementen und/oder katalytischer Eigenschaften der Elektrode auf Basis eines durch die angelegte Spannung erzeugten Feldes (bzw. der durch die angelegte Spannung veränderten Ladungsträgerdichte auf der Oberfläche der Elektrode).

Insbesondere kann die Spannung an unterschiedliche Materialien der Nanostruktur, Elektrodenmaterialien und Katalysatormaterialien angepasst werden. Dazu kann die Spannung bspw. in einem Bereich von 1V bis 10000V, in einem Bereich von 5V bis 1000V oder in einem Bereich von 10V bis 100V stufenlos einstellbar sein.

Vorzugsweise weist die Nanostruktur Elemente der Kohlenstoff-Gruppe, Elemente der Sauerstoff-Gruppe, Ill-V-Halbleiterstrukturen, Il-Vl-Halbleiterstrukturen oder IV- IV-Halbleiterstrukturen auf.

Vorzugsweise weist die Nanostruktur ferner ein Metall, insbesondere ein Übergangsmetall auf.

Bspw. kann die Nanostruktur eine Monolage aus MoS2, WS2, MoSe2 oder WSe2 sein.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Steuern einer Temperatur der Nanostruktur zum Halten der Nanostruktur in flüssigem Zustand und ein Steuern einer Schichtdicke und/oder einer Dichte der flüssigen Nanostruktur durch Steuern der angelegten Spannung. Dabei kann durch Steuern der angelegten Spannung eine Kraft auf die Nanostruktur insbesondere in Richtung des Substrats ausgeübt werden, wodurch die Schichtdicke verringert und die Form verändert werden kann.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Bereitstellen eines flüssigen Katalysators in dem Oberflächenabschnitt zur Anwendung eines Vapor-Liquid-Solid-, VLS-, Mechanismus oder eines Vapor-Solid-Solid-, VSS-, Mechanismus.

Dabei kann durch die angelegte Spannung ebenfalls eine Kraft auf den Katalysator, insbesondere in Richtung des Substrats ausgeübt werden, wodurch die Benetzungs- eigenschaften des Katalysators und/oder die Reaktivität erhöht werden können.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Steuern katalytischer Eigenschaften des Katalysators auf Basis eines durch die angelegte Spannung erzeugten Feldes (bzw. der durch die angelegte Spannung veränderten Ladungsträgerdichte auf der Oberfläche der Elektrode).

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung einer Nanostruktur mittels Gas- phasenabscheidung umfasst eine Elektrode, eingerichtet zur Kontaktierung der Nanostruktur während der Gasphasenabscheidung, eine zweite Elektrode, eingerichtet zum Anschluss an ein leitfähiges Substrat über dem die Nanostruktur abzuscheiden ist und eine Steuereinheit zum Steuern einer Spannung zwischen der Elektrode und der zweiten Elektrode.

Vorzugsweise weist die Elektrode eine oder mehrere Kanten oder Spitzen zur Erzeugung einer elektrischen Feldüberhöhung im Bereich der abzuscheidenden Nanostruktur auf.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner eine weitere Elektrode, eingerichtet zur Anordnung über einer über dem leitfähigen Substrat angeordneten Isolationsschicht, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, einen Stromfluss zwischen der zweiten Elektrode und der weiteren Elektrode zu messen und auf Basis der Messung die Spannung zu steuern. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nachfolgend in der detaillierten Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei auf Zeichnungen Bezug genonnnnen wird, in denen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht der in Fig. 1 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung;

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausgestaltung der zweiten Aufnahme der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung; und

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Exfoliation von Materialschichten geschichteten Materials;

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform mit mehreren nebeneinanderliegenden Walzen, die alle mit einem Isolator überzogen sind;

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform aus Figur 7, wobei nur die beiden äußeren Walzen mit einem Isolator überzogen sind;

Fig. 9 eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform aus Figur 7, wobei nur die mittlere Walze mit einem Isolator überzogen ist;

Fig. 10 schematische Ansichten und Diagramme einer beispielhaften Implementierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Prozesses zur Erzeugung einer Nanostruktur mittels Gasphasenabscheidung; und

Fig. 1 1 ein Ablaufdiagramm des Prozesses zeigt.

Dabei sind in den Zeichnungen gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Querschnitts- bzw. eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 10 zur Exfoliation von Materialschichten 22 geschichteten Materials 12. Die Vorrichtung 10 umfasst eine erste Aufnahme 14, an der das zu exfoliierende geschichtete Material 12 befestigt ist. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine zweite Aufnahme 16, auf deren Oberfläche 18 einzelne Materialschichten 22 des geschichteten Materials im Rahmen eines Exfoliationsprozesses abgestreift oder abgelagert werden.

Wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt, sind die erste Aufnahme 14 und die zweite Aufnahme 16 so zueinander ausgerichtet, dass eine Oberfläche des geschichteten Materials 12 und die Oberfläche 18 der zweiten Aufnahme 16 während des Exfoliationsprozesses in mechanischen Kontakt kommen. Induziert durch eine (vertikal wirkende) Andruckkraft und das Drehmoment werden dadurch (im Wesentlichen horizontal wirkende) Scheer- und Zugkräfte auf das geschichtete Material 12 ausgeübt.

Die zweite Aufnahme 16 umfasst ferner einen zylinderförmigen Isolator 20 (bzw. eine zylinderförmige Schicht aus Isolierstoff), der einen zylinderförmigen leitenden Bereich 24 umgibt, dessen elektrisches Potenzial, wie in Fig .1 gezeigt, relativ zum elektrischen Potenzial der ersten Aufnahme 14 durch eine Einheit 26 zur Erzeugung einer konstanten oder gepulsten elektrischen Spannung gesteuert wird, um elektrostatische Anziehungskräfte zwischen den Materialschichten 22 und der zweiten Aufnahme 16 zu erzeugen.

Die Spannung zwischen der ersten Aufnahme 14 und der zweiten Aufnahme 16 kann somit zur Einstellung und insbesondere zur Verstärkung der Anhaftung der Materialschichten 22 an der zweiten Aufnahme 16 verwendet werden. Ferner können in den Stapel geschichteten Materials 12 Stoffe eingebracht bzw. eingelagert werden, bspw. elektrisch geladene Teilchen wie Ionen, die das Abstreifen unterstützen, indem sie bspw. Anziehungskräfte zwischen den Materialschichten 22 verringern oder die elektrostatische Anziehungskraft zwischen den Materialschichten 22 und der zweiten Aufnahme 16 vergrößern. Zusätzlich oder optional zum Anlegen einer elektrischen Spannung kann auch zwischen der ersten und zweiten Aufnahme 14, 16 Ultraschall ggf. auch in Form von Ultraschallpulsen angelegt werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die zweite Aufnahme 16 (um eine horizontale Achse) drehbar gelagert, wobei die Drehgeschwindigkeit oder das Drehmoment der zweiten Aufnahme 16 (bspw. durch einen Elektromotor) gesteuert werden kann. Ferner ist die erste Aufnahme 14 mittels dreier jeweils rechtwinklig zueinander angeordneter Linearführungen 28-32 (und bspw. einer entsprechenden Anzahl an elektrischen Schrittmotoren) horizontal und vertikal über der zweiten Aufnahme 16 positionierbar. Die zweite Aufnahme 16 ist ferner mittels eines Schwenklagers 34 (um eine horizontale Achse) schwenkbar (oder alternativ drehbar) gelagert, wodurch (bspw. mittels eines weiteren Schrittmotors) ein Winkel zwischen einer Tangente an die Oberfläche 18 der zweiten Aufnahme 16 in einer Querschnittsebene des zylinderförmigen Isolators 20 und der Oberfläche des geschichteten Materials 12 einstellbar bzw. steuerbar ist.

Zudem kann die zweite Aufnahme 16 um weitere Achsen (bspw. um eine weitere horizontale Achse und/oder eine vertikale Achse) schwenkbar (oder drehbar) gelagert sein (nicht gezeigt), so dass die Bewegung der zweiten Aufnahme 16 relativ zur ersten Aufnahme 14 anstatt der in Fig. 1 gezeigten vier Freiheitsgrade (drei Freiheitsgrade hinsichtlich der Position und ein Freiheitsgrad hinsichtlich der Ausrichtung) auch fünf oder sechs Freiheitsgrade aufweisen kann.

Zudem kann eine Drehbewegung der zweiten Aufnahme 16 und eine Linearbewegung der ersten Aufnahme 14 (mechanisch oder elektronisch/signaltechnisch) gekoppelt sein. Bspw. kann die erste Aufnahme 14 (im Wesentlichen) kontinuierlich o- der in Schritten relativ zur Bewegung der zweiten Aufnahme 16 bewegt werden, so dass die Materialschichten 22 über im Wesentlichen die gesamte Mantelfläche der zweiten Aufnahme 16 verteilt abgelagert werden können.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Vorrichtung 36 zur Exfoliation von Materialschichten geschichteten Materials 12. Im Unterschied zu der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Vorrichtung 10, umfasst die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung 36 eine planare zweite Aufnahme 38, die ein leitfähiges Substrat 40 (bspw. dotiertes Silizium) umfasst, das mit einer Isolierschicht 42 (bspw. SiO2) versehen ist. Alternativ kann die Isolierschicht 42 aus einem beliebigen nichtleitenden Material gebildet sein, das auf einem beliebigen leitenden Substrat aufgebracht ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt, kann die Oberfläche 44 der Isolierschicht 42 Ankerstrukturen 46 aufweisen. Die Ankerstrukturen 46 können bspw. aus Metall gebildet sein, wie z. B. Gold, das auf einer Titan- Aluminium- oder Chromschicht angeordnet ist. Ferner können die Ankerstrukturen 46 unterschiedliche Geometrien aufweisen. Bspw. können die Ankerstrukturen, wie in Fig. 4 gezeigt, runde, rechtwinklige oder streifenförmige Konturen aufweisen.

Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Exfoliation von Materialschichten 22 geschichteten Materials 12. Das gezeigte Verfahren beginnt bei 48 mit dem Anordnen des geschichteten Materials 12 in der ersten Aufnahme 14. Nach einem optionalen Positionieren und/oder Ausrichten der ersten Aufnahme 14 relativ zur zweiten Aufnahme 16, 38 wird bei 50 eine elektrische Spannung zwischen der ersten Aufnahme 14 und der zweiten Aufnahme 16, 38 erzeugt und bei 52 eine oder mehrere Materialschichten 22 des geschichteten Materials 12 auf die zweite Aufnahme 16, 38 abgestreift.

Fig. 6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der eine Folie 54 über die zweite Aufnahme 16 als Unterlage geleitet wird. Beispielsweise kann die Folie 54 als Ebene auf einer rotierenden Walze bewegt werden, um die Materialschicht 22 von dem geschichteten Material 12 abzutragen. Die walzenförmige zweite Aufnahme 16 bildet einen leitenden Bereich 24, um mit der Spannungserzeugungseinheit 26 einen elektrische Spannung oder Ultraschall bzw. Ultraschallpulse zwischen der ersten und zweiten Aufnahme 14, 16 und dem dazwischenliegenden geschichteten Material 12 anzulegen.

Die Folie 54 kann isolierend oder mit einer isolierenden Schicht überzogen sein. Fig. 7 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform mit mehreren nebeneinanderliegenden gleich- oder gegenläufig rotierbaren Walzen, die jeweils einen leitenden Bereich 24 bilden und mit einer Spannungserzeugungseinheit 26 verbunden sind. Damit kann jeweils eine elektrische Spannung V1 , V2 zwischen den nebeneinander liegenden Walzen angelegt werden. Die Walzen sind alle mit einem Isolator 20 stellen eine Oberfläche 18 zur Verfügung. Damit ist die zweite Aufnahme 16 Bestandteil eines Walzenstuhls. Zwischen den Walzen kann dann eine elektrische Spannung angelegt werden.

Fig. 8 zeigt eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform aus Figur 7, wobei nur die beiden äußeren Walzen mit einem Isolator überzogen sind. Im Übrigen kann auf die Ausführungen zur Figur 7 verwiesen werden.

Fig. 9 zeigt eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform aus Figur 7, wobei nur die mittlere Walze mit einem Isolator überzogen ist. Im Übrigen kann auf die Ausführungen zur Figur 7 verwiesen werden.

Fig. 10 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Erzeugung einer Nanostruktur mittels Gaspha- senabscheidung. Die Vorrichtung 100 umfasst einen evakuierbaren Röhrenofen 120 in dem Materialquellen 140 angeordnet sind, die bspw. Schwefel und Molybdän, Schwefel und Wolfram, Selen und Molybdän oder Selen und Wolfram umfassend. Die Materialquellen 140 sind durch zwei Heizsegmente T1 und T2 individuell beheizbar bzw. verdampfbar. Die Reaktionsbedingungen können dadurch mittels einer separaten Steuerung der Temperaturen der Materialquellen 140 und des Wachstumssubstrats 160, welches durch ein eigenes Heizsegment T3 beheizbar sein kann, optimiert werden. Zur Steuerung der Reaktivität und/oder der Effusion der Vorläufermaterialien können ferner, wie in Fig. 10 gezeigt, Spannungen Vi und V2 an die Materialquellen 140 anlegbar sein.

Alternativ können die Vorläufermaterialien gesteuert durch eine Druck- und Fluss- kontrolleinheit 180 in den Röhrenofen 120 eingebracht werden. In den evakuierbaren Röhrenofen 120 können ferner inerte Gase wie Argon oder Stickstoff eingebracht werden, um die Zufuhr der Vorläufermaterialien zum Wachstumssubstrat 160 zu fördern. Wie in Fig. 10 beispielhaft gezeigt kann das eine Schicht degenerativ dotierten Siliziums umfassen, welches mit einer Schicht isolierenden Siliziumdioxids (bspw. mit einer Schichtdicke von 300 nm) bedeckt ist. Über dem Substrat 160 und auf der Isolationsschicht 200 sind eine Elektrode 220 und eine weitere Elektrode 240 angeordnet. An der Elektrode 220 liegt eine Spannung V3 an, mittels der, wie im Folgenden näher erläutert wird, ein das Wachstum beeinflussendes elektrisches Feld erzeugt werden kann. An der weiteren Elektrode 240 ist zudem ein Widerstandsmessgerät angeschlossen, über das das Schichtwachstum überwacht wird. Es handelt sich hier um das Ampermeter A. Bei angelegter Spannung kann der gemessene Stromfluss dazu genutzt werden, den elektrischen Widerstand bzw. die Leitfähigkeit zu bestimmen.

Wird zwischen der Elektrode 220 und dem leitfähigen Substrat 160 eine entsprechend hohe Spannung V3 angelegt, wird ein starkes elektrisches Feld an den Elektrodenkanten (bzw. an einer Elektrodenspitze) induziert, welches das Schichtwachstum, wie in Fig. 10 skizziert, fördert. Der zu Grunde liegende elektrische Feldverstärkungseffekt an scharfen Kanten und Spitzen ist bspw. aus der Rastertunnelmikroskopie bekannt. Die Elektrode 220 kann ferner aus einem katalytischen Material bestehen oder durch katalytische Teilchen zur Nanostruktursynthese bedeckt sein, wie bspw. aus WO 2010/06561 1 A3 oder aus A. Dorn, CR. Wong, and M.G Bawendi, Electrically controlled catalytic nanowire growth from Solution, Adv. Mater, 21 , 3479- 3482 (2009) bekannt, deren Inhalt hierin durch Referenz aufgenommen wird.

Die katalytischen Eigenschaften des katalytischen Materials bzw. der katalytischen Teilchen können zudem ebenfalls durch die an die Elektrode 220 angelegte Spannung V3 gesteuert werden. Die weitere Elektrode 240 kann ferner in einem das Substrat 160 umfassenden Erzeugnis als Gegenelektrode und das dotierte Siliziumsubstrat 160 als Back-Gate verwendet werden.

Fig. 1 1 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Anordnen der Elektrode 220 über einer über dem leitfähigen Substrat 160 angeordneten Isolationsschicht 200 bei Schritt 260, wird bei Schritt 280 eine Spannung V3 zwischen der Elektrode 220 und dem leitfähigen Substrat 160 angelegt. Bei Schritt 300 wird dann die Nanostruktur über der Isolationsschicht 200 in einem Oberflächenabschnitt abgeschieden, der unmittelbar an die Elektrode 202 angrenzt.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Vorrichtung 100 Vorrichtung

12 geschichtetes Material 120 Röhrenofen

14 erste Aufnahme 140 Material

16 zweite Aufnahme 160 Substrat

18 Oberfläche 180 Druck- und Flusskontrolleinheit

20 Isolator 200 Isolationsschicht

22 Materialschicht 220 Elektrode

24 leitender Bereich 240 Elektrode

26 Einheit zur Erzeugung einer 260 Prozessschritt

elektrischen Spannung 280 Prozessschritt

28 Linearführung 300 Prozessschritt

30 Linearführung

32 Linearführung

34 Schwenklager

36 Vorrichtung

38 zweite Aufnahme

40 Substrat

42 Isolierschicht

44 Oberfläche

46 Ankerstrukturen

48 Prozessschritt

50 Prozessschritt

52 Prozessschritt

54 Folie