--- title: "Chinesische Physiker beschleunigen die Herstellung photonischer Chips mit Ionenstrahllithografie um das Hundertfache" description: "Chinesische Wissenschaftler haben einen Durchbruch bei der Herstellung photonischer Chips erzielt: Eine neue Methode der Ionenstrahllithografie hat die Bildung von 3D-Strukturen um das Hundertfache beschleunigt. 🇨🇳⚡ Die Bearbeitung eines Wafers dauert nun Sekunden statt Stunden, was den Weg für die Massenproduktion fortschrittlicher optischer Geräte ebnet. 🚀" date: 2026-07-21T13:37:32.000Z lang: de url: https://xab.info/de/posts/chinesische-physiker-beschleunigen-herstellung-photonischer-chips tags: [china, cas, university-of-hong-kong, advanced-materials, photonics] publisher: "XAB.info" --- # Chinesische Physiker beschleunigen die Herstellung photonischer Chips mit Ionenstrahllithografie um das Hundertfache ![Ionenstrahllithografie zur Herstellung photonischer Chips: Chinesische Physiker beschleunigen die Produktion um das Hundertfache](https://xab.info/media/2026/07/21/kitayskie-fiziki-uskorili-sozdanie-fotonnyh-chipov/kitayskie-fiziki-uskorili-sozdanie-fotonnyh-chipov-1.webp) In der Welt der Mikroelektronik und Photonik ist die Produktionsgeschwindigkeit oft der Hauptfaktor, der die Einführung neuer Technologien begrenzt. Die Ionenstrahllithografie, obwohl sie in der Lage ist, Chips mit extrem kleinen Fertigungstoleranzen herzustellen, war der Photolithografie in Bezug auf die Produktivität traditionell unterlegen. Chinesische Forscher haben jedoch eine Methode vorgestellt, die die Situation grundlegend verändert und die Bearbeitung von Siliziumwafern um das Hundertfache beschleunigt. ### Ein Durchbruch am Institut für Physik der CAS Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Instituts für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat gemeinsam mit Kollegen der Universität Hongkong und anderer Organisationen eine Methode zur Massenherstellung dreidimensionaler Elemente photonischer Chips entwickelt. Die in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlichten Ergebnisse zeigen eine Verkürzung der Hauptfertigungsphase von mehreren Stunden auf nur noch einige zehn Sekunden. Der entscheidende Fortschritt bestand in der gleichzeitigen Umwandlung flacher Nanostrukturen auf der gesamten Oberfläche eines 10-Zentimeter- (4-Zoll-)Wafer in einem einzigen Durchgang. Die Forscher erreichten eine Gleichmäßigkeit der Biegungen für mehr als 97 % der hergestellten Nanoelemente, was reale Perspektiven für den Übergang zur industriellen Massenproduktion eröffnet. ### Technologie des „ionischen Origami“ Die neue Methode wurde als „durch Ionenstrahl induziertes Origami“ bezeichnet. Der Prozess beginnt mit der Herstellung flacher Vorformen auf Siliziumnitrid-Membranen mittels Elektronenstrahllithografie, die anschließend mit einer Goldschicht beschichtet werden. Der nächste Schritt ist die Bestrahlung des Wafers mit einem breiten parallelen Argon-Ionenstrahl. Die Ionen erzeugen Defekte und innere mechanische Spannungen in der oberflächennahen Schicht des Materials. Unter deren Einfluss biegen sich die vorbereiteten Elemente synchron und verwandeln sich in die gewünschten dreidimensionalen Konstruktionen. In den Experimenten wurden zweischichtige Elemente mit einer Dicke von jeweils etwa 50 nm verwendet; die Bildung der Arrays dauerte dabei etwa 20 Sekunden. ### Parallele Verarbeitung gegenüber sequenzieller Verarbeitung Bei der klassischen Ionenstrahllithografie bearbeitet ein fokussierter Strahl die Strukturen sequenziell, Punkt für Punkt. Selbst ein kleiner Bereich von 100 × 100 µm kann bis zu sieben Minuten Bearbeitungszeit erfordern, während die Erstellung großer Arrays Stunden in Anspruch nimmt. Die chinesischen Wissenschaftler haben diesen Ansatz durch die Verwendung eines breiten Strahls ersetzt, der parallel auf alle Elemente einwirkt. Dadurch verkürzte sich die Umwandlungszeit um mehr als das Hundertfache und hängt praktisch nicht mehr von der Anzahl der Elemente auf dem Wafer ab. Es ist wichtig zu beachten, dass es sich hierbei um die Beschleunigung einer spezifischen Phase der Strukturbildung handelt, während der gesamte Produktionszyklus eines photonischen Chips natürlich mehr Zeit in Anspruch nehmen wird. ### Praktische Anwendung und Perspektiven Um die Effizienz der Technologie zu demonstrieren, erstellten die Wissenschaftler zwei Arten von Geräten. Das erste war eine dreidimensionale chirale Metaoberfläche für Aufgaben der zirkularen Polarisation von Licht. Sie zeigte einen zirkularen Dichroismus von 0,8 bei einer Wellenlänge von 3,41 µm, was auf eine hohe Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen linker und rechter zirkularer Polarisation hinweist. Das zweite Beispiel war eine biegbare plasmonische Gitterstruktur. Bei Änderung ihrer Krümmung verschiebt sich der Resonanzpunkt um mehr als 150 nm im sichtbaren Spektralbereich. Solche Strukturen könnten in Polarisations-Sensoren, spektralen Filtern, optischen Kommunikationsnetzen und integrierten photonischen Schaltkreisen Anwendung finden. In Zukunft planen die Forscher die industrielle Eignung der Methode zu bewerten, indem sie den Ausschussgrad, die Haltbarkeit der Schaltkreise und die Kosten der Fertigungsprozesse untersuchen.