Nanotechnologie und Nanoprozesse

1 Historische Entwicklung.- 1.1 Miniaturisierung elektrischer und elektronischer Bauelemente.- 1.2 Das Moore’sche Gesetz und die SIA-Straßenkarte („Roadmap“).- 2 Quantenmechanische Aspekte.- 2.1 Allgemeines W. R. Fahrner.- 2.2 Simulation von Molekülclustereigenschaften A. Ulyashin.- 2.3 Bildung der Energielücke A. Ulyashin.- 2.4 Vorüberlegungen zur Lithographie W. R. Fahrner.- 2.5 Begrenzungseffekte W. R. Fahrner.- 2.5.1 Diskretisierung von Energieniveaus.- 2.5.2 Tunnelströme.- 2.6 Bewertung und Zukunftsaussichten W. R. Fahrner.- 3 Nanodefekte.- 3.1 Erzeugung und Formen von Nanodefekten in Kristallen.- 3.2 Charakterisierung von Nanodefekten in Kristallen.- 3.3 Anwendungen von Nanodefekten in Kristallen.- 3.3.1 Lebensdauereinstellung.- 3.3.2 Bildung thermischer Donatoren.- 3.3.3 Smart und soft cut.- 3.3.4 Lichtemittierende Dioden (LEDs).- 3.4 Kernspur-Nanodefekte.- 3.4.1 Erzeugung von Nanodefekten mit Kernspuren.- 3.4.2 Anwendungen von Kernspuren für Nanobauelemente.- 3.5 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 4 Nanoschichten.- 4.1 Herstellung von Nanoschichten.- 4.1.1 Physikalische Abscheidung aus der Gasphase.- 4.1.2 Chemische Abscheidung aus der Gasphase (chemical vapor deposition, CVD).- 4.1.3 Epitaxie.- 4.1.4 Ionenimplantation.- 4.1.5 Bildung von Siliziumoxid.- 4.2 Charakterisierung von Nanoschichten.- 4.2.1 Dicke, Oberflächenrauigkeit.- 4.2.2 Kristallinität.- 4.2.3 Chemische Zusammensetzung.- 4.2.4 Leitfähigkeit.- 4.2.5 Optische Eigenschaften.- 4.3 Anwendungen von Nanoschichten.- 4.4 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 5 Nanopartikel.- 5.1 Herstellung von Nanopartikeln.- 5.1.1 Mahlen mit Eisenkugeln.- 5.1.2 Gaskondensation.- 5.1.3 Laserabtrag.- 5.1.4 Thermische und Ultraschallzersetzung.- 5.1.5 Reduktionsmethoden.- 5.1.6 Selbst-Einrichtung.- 5.1.7 Niederdruck-, Niedertemperaturplasma.- 5.1.8 Thermisches Hochgeschwindigkeitsspritzen von Sauerstoff/Pulver/Treibmittel.- 5.1.9 Atomoptik.- 5.1.10 Sol-Gele.- 5.1.11 Präzipitation von Quantenpunkten (Quantum dots).- 5.1.12 Andere Verfahren.- 5.2 Charakterisierung von Nanopartikeln.- 5.2.1 Optische Messungen.- 5.2.2 Magnetische Messungen.- 5.2.3 Elektrische Messungen.- 5.3 Anwendungen von Nanopartikeln.- 5.4 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 6 Ausgewählte nanokristalline Festkörper.- 6.1 Nanokristallines Silizium.- 6.1.1 Herstellung von nanokristallinem Silizium.- 6.1.2 Charakterisierung von nanokristallinem Silizium.- 6.1.3 Anwendungen von nanokristallinem Silizium.- 6.1.4 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 6.2 Zeolithe und Nanocluster in Zeolithwirtsgittern R.Job.- 6.2.1 Vorbemerkungen.- 6.2.2 Herstellung und Charakterisierung von Zeolithen.- 6.2.3 Nanocluster in Zeolithwirtsgittern.- 6.2.4 Anwendung von Zeolithen und Nanoclustern in Zeolithwirtsgittern.- 6.2.5 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 7 Nanostrukturierung.- 7.1 Nanopolitur von Diamant W. R. Fahrner.- 7.1.1 Verfahren der Nanopolitur.- 7.1.2 Charakterisierung der Nanopolitur.- 7.1.3 Anwendungen, Bewertung und Zukunftsaussichten.- 7.2 Ätzung von Nanostrukturen U. Hilleringmann.- 7.2.1 Stand der Technik.- 7.2.2 Fortschrittliche Ätzverfahren.- 7.2.3 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 7.3 Lithographieverfahren U. Hilleringmann.- 7.3.1 Stand der Technik.- 7.3.2 Optische Lithographie.- 7.3.3 Perspektiven für die optische Lithographie.- 7.3.4 Elektronenstrahllithographie.- 7.3.5 Ionenstrahllithographie.- 7.3.6 Röntgen- und Synchrotronlithographie.- 7.3.7 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 7.4 Fokussierte Ionenstrahlen A. Wieck.- 7.4.1 Prinzip und Motivation.- 7.4.2 Apparative Details.- 7.4.3 Theorie.- 7.4.4 Anwendungen.- 7.4.5 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 7.5 Nanoimprinting H. Scheer.- 7.5.1 Was ist Nanoimprinting?.- 7.5.2 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 7.6 Atomkraftmikroskopie W. R. Fahrner.- 7.6.1 Beschreibung des Verfahrens und Ergebnisse.- 7.6.2 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 7.7 Nahfeldoptik W. R. Fahrner.- 7.7.1 Beschreibung des Verfahrens und Ergebnisse.- 7.7.2 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 8 Erweiterung konventioneller Bauelemente durch Nanotechniken.- 8.1 MOS-Transistoren U. Hilleringmann J. Horstmann.- 8.1.1 Struktur und Technologie.- 8.1.2 Elektrische Eigenschaften von Sub-100-nm-MOS-Transistoren.- 8.1.3 Grenzen der minimal einsetzbaren Kanallänge.- 8.1.4 Tieftemperaturverhalten.- 8.1.5 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 8.2 Bipolartransistoren U. Hilleringmann.- 8.2.1 Struktur und Technologie.- 8.2.2 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 9 Auf Nanostrukturen beruhende innovative elektronische Bauelemente.- 9.1 Diamanttransistoren W. R. Fahrner.- 9.1.1 Auswahl des Grundmaterials.- 9.1.2 Herstellung und Kennlinien von Sub-?m-Diamant-Transistoren.- 9.1.3 Bewertung und Zukunftsaussichten.- 9.2 Resonante Tunneldioden H. C. Neitzert.- 9.2.1 Funktionsprinzip und Technologie.- 9.2.2 Anwendungen in der Hochfrequenz- und digitalen Schaltungstechnik und Vergleich mit konkurrierenden Bauelementen.- 9.3 Quantum-Cascade-Laser H. C. Neitzert.- 9.3.1 Funktionsprinzip und Struktur.- 9.3.2 Anwendungen von Quantum-Cascade-Lasern in der Sensorik und ultraschnellen Datenübertragung.- 9.4 Einzelelektron-Transistoren H. C. Neitzert.- 9.4.1 Funktionsprinzip.- 9.4.2 Technologie.- 9.4.3 Anwendungen des Einzelelektron-Transistors.- 9.5 Kohlenstoffnanoröhren-Bauelemente.- 9.5.1 Struktur und Herstellung.- 9.5.2 Kohlenstoffnanoröhren-Transistoren.- Literatur.- Register.