Helium Ion Microscopy
Heliumionenmikroskopie(1) (HIM) ist eine neue Methode die einen fokussierten Ionenstrahl für hochauflösenden Mikroskopie und die Herstlellung von Nanostrukturen sowie deren Analyse verwendet.
Grundlagen
Im HIM werden die Edelgase Helium oder Neon an der Spitze einer atomarscharfen Worlframspitze ionisert. Die Spitze wird zu diesem Zweck auf nur drei Atome angespitzt. Diese Technik ermöglicht eine Quellengröße von nur 0.25 nm und eine Auflösung von 0.5 nm bei Verwendung von Helium. Während letzters primär für die Abbildung von Nanostrukturen Verwendung findet benutzt man Neon zur Herstellung von nanometer kleinen Strukturen mit einer Auflösung von 1.8 nm.
Instrumentation
- 0.5 nm He Strahl 10-35 keV
- 2 nm Ne Strahl 5-25 keV
- Gasinjektionssystem für die Ionenstrahlgestützte Abscheidung (W(Co)6, HRD, XeF2)
- In-situ Rückstreuspektrometrie (50nm Auflösung) und Sekundärionenmassenspektrometrie (8 nm Auflösung)
- 4 Kleindiek MM3A Mikromanipulatoren
- Probenheizer (<500°C)
Orion NanoFab | HIM Trimer |
Foto: Carl Zeiss | Foto: Gregor Hlawacek |
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Anwendungbeispiele
Hochauflösende Mikroskopie |
Herstellung von Nanostrukturen |
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Laufende Projekte
FIT4NANO(4) (04/2020-10/2024)
Ziel der COST Action ist es einer koordinierten Art und Weise europäische Forscher und Unternehmen aus dem Bereich der Ionenstrahlnanotechnologie an die Spitze dieses sich rasch wandelend Felds zu führen. Zu diesem Zweck wird die Action Entwickler und Anwender von fokusierten Ionenstrahlentechnologie (FIB) vereinen und damit die Entwicklung von effizienten Werkzeugen und Anwendung zur Erkennung, Herstellung und Charakterisierung von funktionellen Nanomaterialen ermöglichen. Die Action wird Ionenquellen und Geräte für die sub 10 nm Herstellung und Characterisierung entwicklen. Diese Ziele werden durch ein europaweites Netzwerk von experimentallen und theoretischen Arbeitsgruppen die normalerweise nicht zusammenarbeiten erreicht. Dabei ist es entscheidend dei zunehmende Trennung von Entwicklern und Anwendern von Ionenstrahltechnologie zu verhindern, da das sonst erstere Techniken an den Wünschen der Anwender, die keine Kenntnis von den umfasseneden Möglichkeiten haben, vorbei entwicklen.
npSCOPE(5) (01/2017-12/2020)
Ziel des npSCOPE Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen Mikroskopes das die gleichzeitige Herstellung von hochauflösenden Sekundärelektronenbildern, Massenspektroskopiedaten und Transmissionsionenbildern erlaubt. Im npSCOPE können diese Daten bei Bedarf auch bei -140°C erzeugt werden. Eine solche Methode erlaubt die effektive und vollständige Charakterisierung von Nanoteilchen in ihrer biologisch relevanten Umgebung. Die so erzeugten Daten sind für das abschätzen von bestehenden und zukünftigen Gesundheitsrisiken von Nanopartikeln von großer Bedeutung.
picoFIB(6) (05/2017-04/2020)
The PicoFIB Network brings together international researchers with an interest in material manipulation and characterisation using novel gas-ion patterning and microscopy. It provides a foundation for knowledge exchange, technical training and research development. Outputs find application across the fields of nano-devices, energy technology and bio-materials. It comprises a series of exchange visits, training events and international workshops.
Das picoFIB Netzwerk verbindet international Wissenschaftler aus dem Bereich der Ionengestüzten Charakterisierung und Herstellung von Nanostrukturen. Hier wird besonders auf die Anwendung von neuen Nobelgasionen basierten Methoden fokussiert. Das Netzwerk organisiert workshops, wissenschaftlichen Austausch und Zugang zu modernen nobelgasbasierten Methoden sowie internationale Konferenzen.
IONS4SET(7) (02/2016-07/2020)
In diesem Projekt geht es um die CMOS kompatible Herstellung eines Einzelelektronentransistors der bei Raumtemperature funktioniert. Dieses Ziel wird durch die Kombination aus modernen Nanostruktureherstellungsverfahren und Ionenstrahltechniken erreicht. Das HIM spielt dabei ein entscheidende Rolle in der Untersuchung der zu Grundeliegenden Vorgänge beim ionenmischen.
Analytische Ionenmikroskopo (finished)
In diesem Projekt wurde ein flugzeitbasiertes Rückstreuspektrometer für das HIM entwickelt. Die erreichte laterale Aufläsung liegt bei 50 nm. Dieses Projekt war die Basis für das später Entwickelte Flugzeitsekundärionenmassenspektrometer.
Aktuelle Veröffentlichungen
weitere Veröffentlichungen
2024
Tuning the Electronic Characteristics of Monolayer MoS2-Based Transistors by Ion Irradiation: The Role of the Substrate
Z. Fekri, P. Chava, G. Hlawacek, M. Ghorbani Asl, S. Kretschmer, W. Awan, V. Koladi Mootheri, N. Sycheva, A. George, A. Turchanin, K. Watanabe, T. Taniguchi, M. Helm, A. Krasheninnikov, A. Erbe
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 39152) publication
-
Data publication: Tuning the Electronic Characteristics of Monolayer …
ROBIS: 39191 HZDR-primary research data are used by this (Id 39152) publication
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Contribution of black carbon and desert dust to aerosol absorption in the atmosphere of the Eastern Arabian Peninsula
M. M. K. Mahfouz, G. Skok, J. Sciare, M. Pikridas, M. Rami Alfarra, S. Moosakutty, B. Alfoldy, M. Ivančič, M. Rigler, A. Gregorič, R. Podlipec, S. Lohmann, G. Hlawacek, R. Heller, E. Tutsak, G. Močnik
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 38810) publication
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Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-38810
Ultralong-term high-density data storage with atomic defects in SiC
M. Hollenbach, C. Kasper, D. Erb, L. Bischoff, G. Hlawacek, H. Kraus, W. Kada, T. Ohshima, M. Helm, S. Facsko, V. Dyakonov, G. Astakhov
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
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- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 38750) publication
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Data publication: Ultralong-term high-density data storage with atomic defects …
ROBIS: 38751 HZDR-primary research data are used by this (Id 38750) publication
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-38750
Defects distribution and evolution in selected-area helium ion implanted 4H-SiC
Y. Song, Z. Xu, M. Rommel, G. Astakhov, G. Hlawacek, F. Fang
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 37512) publication
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-37512
2023
Roadmap for focused ion beam technologies
K. Höflich, G. Hobler, F. I. Allen, T. Wirtz, G. Rius, A. Krasheninnikov, M. Schmidt, I. Utke, N. Klingner, M. Osenberg, L. McElwee-White, R. Córdoba, F. Djurabekova, I. Manke, P. Moll, M. Manoccio, J. M. de Teresa, L. Bischoff, J. Michler, O. de Castro, A. Delobbe, P. Dunne, O. V. Dobrovolskiy, N. Freese, A. Gölzhäuser, P. Mazarov, D. Koelle, W. Möller, F. Pérez-Murano, P. Philipp, F. Vollnhals, G. Hlawacek
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 37049) publication
-
Applied Physics Reviews 10(2023)4, 041311
arXiv: 2305.19631
Cited 10 times in Scopus -
Poster
Eu-F-N workshop, 07.-09.06.2023, Zürich, Schweiz -
Poster
FIT4NANO workshop, 17.-19.07.2023, Lisbon, Portugal -
Poster
AVS69, 05.-10.11.2023, Portland, USA
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-37049
Universal radiation tolerant semiconductor
A. Azarov, J. G. Fernández, J. Zhao, F. Djurabekova, H. He, R. He, Ø. Prytz, L. Vines, U. Bektas, P. Chekhonin, N. Klingner, G. Hlawacek, A. Kuznetsov
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 36900) publication
-
Data publication: Universal radiation tolerant semiconductor
ROBIS: 37095 HZDR-primary research data are used by this (Id 36900) publication
-
Nature Communications 14(2023), 4855
arXiv: 2303.13114
Cited 23 times in Scopus
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Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-36900
Direct magnetic manipulation of a permalloy nanostructure by a focused cobalt ion beam
J. Pablo-Navarro, N. Klingner, G. Hlawacek, A. Kakay, L. Bischoff, R. Narkovic, P. Mazarov, R. Hübner, F. Meyer, W. Pilz, J. Lindner, K. Lenz
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 36822) publication
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- Zweitveröffentlichung erwartet ab 26.10.2024
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-36822
Transport properties of Fe60Al40 during the B2 to A2 structural phase transition
S. Sorokin, M. S. Anwar, G. Hlawacek, R. Boucher, J. Salgado Cabaco, K. Potzger, J. Lindner, J. Faßbender, R. Bali
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
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- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 36384) publication
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Data to the paper "Transport properties of Fe60Al40 during the B2 to A2 …
ROBIS: 36375 HZDR-primary research data are used by this (Id 36384) publication -
Data to the paper "Transport properties of Fe60Al40 during the B2 to A2 …
RODARE: 2102 HZDR-primary research data are used by this (Id 36384) publication
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-36384
Deterministic multi-level spin orbit torque switching using focused He+ ion beam irradiation
J. Kurian, A. Joseph, S. Cherifi-Hertel, C. Fowley, G. Hlawacek, P. Dunne, M. Romeo, G. Atcheson, J. M. D. Coey, B. Doudin
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 35950) publication
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Pattering data from NPVE software for Helium Ion Microscopy (HIM) irradiation …
ROBIS: 36030 HZDR-primary research data are used by this (Id 35950) publication -
Pattering data from NPVE software for Helium Ion Microscopy (HIM) irradiation …
RODARE: 2055 HZDR-primary research data are used by this (Id 35950) publication
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-35950
Tailoring crosstalk between localized 1D spin-wave nanochannels using focused ion beams
V. Iurchuk, J. Pablo-Navarro, T. Hula, R. Narkovic, G. Hlawacek, L. Körber, A. Kakay, H. Schultheiß, J. Faßbender, K. Lenz, J. Lindner
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 35208) publication
-
Data publication : Tailoring crosstalk between localized 1D spin-wave …
ROBIS: 36217 HZDR-primary research data are used by this (Id 35208) publication -
Data publication : Tailoring crosstalk between localized 1D spin-wave …
RODARE: 2070 HZDR-primary research data are used by this (Id 35208) publication
-
WWW-Beitrag
https://arxiv.org/abs/2209.13180 -
Scientific Reports 13(2023)1, 764
Cited 2 times in Scopus
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-35208
CMOS-compatible manufacturability of sub-15 nm Si/SiO2/Si nanopillars containing single Si nanodots for single electron transistor applications
J. Borany, H.-J. Engelmann, K.-H. Heinig, E. Amat, G. Hlawacek, F. Klüpfel, R. Hübner, W. Möller, M.-L. Pourteau, G. Rademaker, M. Rommel, L. Baier, P. Pichler, F. Perez-Murano, R. Tiron
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 34842) publication
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Data publication: CMOS-compatible manufacturability of sub-15 nm Si/SiO2/Si …
ROBIS: 34906 HZDR-primary research data are used by this (Id 34842) publication
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-34842
2022
Wafer-scale nanofabrication of telecom single-photon emitters in silicon
M. Hollenbach, N. Klingner, N. Jagtap, L. Bischoff, C. Fowley, U. Kentsch, G. Hlawacek, A. Erbe, N. V. Abrosimov, M. Helm, Y. Berencen, G. Astakhov
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
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Ion-induced telecom single-photon emitters in silicon
ROBIS: 37394 cites this (Id 35071) publication -
Ion-induced telecom single-photon emitters in silicon
DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 35071) publication
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-35071
Epitaxial lateral overgrowth of tin spheres driven and directly observed by helium ion microscopy
N. Klingner, K.-H. Heinig, D. Tucholski, W. Möller, R. Hübner, L. Bischoff, G. Hlawacek, S. Facsko
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 34525) publication
-
Data publication: Epitaxial lateral overgrowth of tin spheres driven and …
ROBIS: 34526 HZDR-primary research data are used by this (Id 34525) publication
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- Final Draft PDF 12,1 MB Zweitveröffentlichung
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-34525
Resonance behavior of embedded and freestanding microscale ferromagnets
H. Cansever, M. S. Anwar, S. Stienen, K. Lenz, R. Narkovic, G. Hlawacek, K. Potzger, O. Hellwig, J. Faßbender, J. Lindner, R. Bali
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 32834) publication
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-32834
Quantitative nanoscale imaging using transmission He ion channelling contrast: Proof-of-concept and application to study isolated crystalline defects
S. Tabean, M. Mousley, C. Pauly, O. de Castro, E. Serralta Hurtado De Menezes, N. Klingner, G. Hlawacek, T. Wirtz, S. Eswara
Beteiligte Forschungsanlagen
- Ionenstrahlzentrum DOI: 10.17815/jlsrf-3-159
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.17815/jlsrf-3-159 is cited by this (Id 32753) publication
Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-32753
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