Innovativ tillverkningsmetod för platta magnetiska nanostrukturer
Forskare vid Uppsala universitet har utvecklat en ny metod för tillverkning av platta magnetiska nanostrukturer. Den nya metoden gör det möjligt att skapa materialkombinationer på nanonivå som tidigare inte var möjlig med konventionell litografi.
– De platta magnetiska nanostrukturerna skapar möjligheter för avancerade tillämpningar där själva materialet kan fungera som en dator och utföra beräkningar. Det skulle kunna göra en viss typ av problemlösning både snabbare och mer effektiv, säger Christina Vantaraki, doktorand vid institutionen för fysik och astronomi som utvecklat metoden.
Det nya sättet att designa nanomagneter har varit möjlig tack vare resurser vid avdelningen för materialfysik vid institutionen för fysik och astronomi, MyFab Uppsala och Tandemlaboratoriet och genomfördes i fyra steg.
Det första steget innebar deponeringen av en icke-magnetisk film med hjälp av sputtring. Högenergetiska partiklar från en plasma skjuts på ett material, så att atomer kastas ut och deponeras på ett substrat. I nästa steg skapades en mönstrad mask, där en fokuserad elektronstråle skapade mönster med nanometerstora hål med hjälp av elektronstrålelitografi.
I det tredje steget implanterades magnetiskt material, som till exempel järn, i filmen med en process som kallas jonimplantation. I detta steg överförs mönstret från masken och de magnetiska egenskaperna bäddas in direkt i de omaskerade delarna av filmen.
– Jonimplantationen är ett väldigt kraftfullt verktyg för att kunna tvinga in det magnetiska materialet och gör det möjligt att kombinera material som annars inte skulle gå att kombinera, tillägger Daniel Primetzhofer, professor i experimentell fysik.
Tillverkningsprocess av platt magnetisk UU-logotyp i nanometerskala. Bild: Christina Vantaraki.
I det sista steget avlägsnades masken på kemisk väg och de platta magnetiska nanostrukturerna blev synliga.
– Den platta formen och den exakta bearbetningen av dessa nanostrukturer gör dem idealiska för de system som idag redan finns för att styra laddningar och ljus, avslutar Vassilios Kapaklis, professor i materialfysik.
Den här innovativa metoden öppnar upp nya möjligheter för studier av komplexa magnetiska fenomen och för magnetisk nanoteknologi med potentiella tillämpningar som sträcker sig från platt optik till nästa generations beräkningssystem.
Camilla Thulin
Artikelreferens
Christina Vantaraki, Petter Ström, Tuan T. Tran, Matías P. Grassi, Giovanni Fevola, Michael Foerster, Jerzy T. Sadowski, Daniel Primetzhofer, Vassilios Kapaklis; Magnetic metamaterials by ion-implantation. Applied Physics Letter 11 november 2024; 125 (20): 202403. https://doi.org/10.1063/5.0239106