Nytt labb bygger material på atomnivå
Material som byggs upp lager för lager, med en tjocklek på bara några få atomlager. Det låter som en omöjlighet, men är precis den typ av materialforskning som nu får bättre förutsättningar vid KTH.
I det nyligen invigda WISE Atomfab på Albanova kan forskare tillverka extremt tunna materialfilmer och styra deras sammansättning och struktur med mycket hög precision. WISE Atomfab är en del av Albanova Nanolab (ANL) och det senaste tillskottet till infrastrukturen är utrustning för avancerad ALD (atomic layer deposition), en teknik som låter forskarna bygga upp material lager för lager. Filmerna kan vara bara några nanometer tjocka och i vissa fall ännu tunnare.
Nanolabet har även tidigare kunnat göra tunna filmer men med den nya utrustningen kan forskarna täcka tredimensionella strukturer med material.
- Det gör det möjligt att skapa nya typer av chip där tunna filmer kan böjas runt hörn. Ett exempel är ljusvågledare, där så kallade enfotondetektorer kan placeras på sidan eller runt strukturen, säger Erik Holmgren , en av forskarna vid labbet.
Med ALD -tekniken kan forskarna även lägga på mycket tunna lager av vissa material, framförallt supraledande nitrider, via kemiska metoder.
- Med kemiska metoder kan man kontrollera nya parametrar, till exempel filmstress, densitet och kristalinitet. När vi har kontroll på i princip varje atomlager kan vi göra tunnare och mer homogena filmer än tidigare. Det är särskilt intressant för kvanttillämpningar, där egenskaper som den kinetiska induktansen är starkt beroende av materialets tjocklek. Ultratunna filmer kan dessutom uppvisa egenskaper som är svåra att uppnå eller helt saknas i tjockare filmer, förklarar Erik Holmgren.
Genom att kunna styra materialet på den här lilla skalan kan forskarna skapa egenskaper som är svåra eller omöjliga att få fram med vanlig materialtillverkning.
Skapar filmer med gas och plasma
I labbet finns även utrustning för CVD, chemical vapour deposition. Med hjälp av bland annat gaser och plasma kan forskarna skapa tunna materialfilmer med egenskaper som är svåra att åstadkomma med konventionella tillverkningsmetoder.
För forskarna vid WISE Atomfab är kvantteknologi ett annat särskilt intressant område.
- Vi kommer att använda ALD för att framställa supraledande, halvledande och isolerande material som ska användas inom kvanttekniken. När vissa material görs extremt tunna kan deras egenskaper förändras på sätt som är av intresse för kvantkomponenter och kvantkretsar.
Andra områden som kan dra nytta av den avancerade tekniken rör bland annat fotonik, där man behöver tillverka komponenter som hanterar ljus, eller material för energiomvandling som solceller, men även läkemedelstillverkning och katalysatorer, vilket framgick vi de presentationer som ANL-forskare bjöd på under invigningen.
WISE Atomfab är öppet för forskare utanför KTH inom det nationella nätverket Myfab och det nordiska Nanolab-nätverket. Hit kommer kollegor från Karolinska institutet och Stockholms universitet, regionala spinoff-och nystartade företag, liksom från näringslivet i stort, berättar Adrian Iovan , som arbetar vid labbet.
- Fler borde känna till att den här anläggningen finns. Jag är väldigt stolt över det här laboratoriet. Det är litet men effektivt och håller på att utvecklas till något riktigt bra, säger han.
Vid invigningen fanns representanter från WISE och KTH ledning på plats, bland andra professorerna Olle Eriksson, Lars Kloo, Anders Forsgren, Oscar Tjernberg och Carlota Canalias. Även lärare och unga forskare från Albanova Nanolab presenterade sina projekt.
Vladislav Korenivski , professor och chef för Albanova Nanolab, visade runt i den nya anläggningen. Hans vision är att laboratoriet ska samla de verktyg och processer som behövs för forskning och utveckling på nanoskalan – med gott stöd till användarna och ett effektivt utnyttjande av resurser.
Text: Anna Gullers