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Werkstoffkunde : Nanoleim verklebt Kupfer und Silizium

Bild: Rensselaer Polytechnic Institute, Troy (New York)

Kupfer und Silizium, zwei nur schwer zu verbindenden Materialien, lassen sich schon mit einem hauchdünnen Klebefilm fest aneinanderfügen. Möglich wird durch eine organische Silanverbindung, an deren Enden spezielle chemische Gruppe sitzen.

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          Die nur schwer zu verbindenden Materialien Kupfer und Silizium lassen sich schon mit einem hauchdünnen Klebefilm fest aneinanderfügen. Offenbar reicht schon eine 0,9 Nanometer dicke Lage der organischen Silanverbindung dazu, die beiden für elektronische Schaltungen wichtigen Stoffe miteinander zu verkleben.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Bislang bedurfte es tausendmal so dicker Schichten. Eine weitere Besonderheit des neuartigen Stoffs: Bei einer Temperatur von mehr als 400 Grad verstärkt sich die Haftwirkung drastisch, wie Darshan Gandhi und seine Kollegen vom Rensselaer Polytechnic Institute in Troy (New York) in der Zeitschrift „Nature“ (Bd. 447, S. 299) berichten.

          Universeller Kleber auch für andere Materialien?

          Da sich andere Klebemittel unter diesen Bedingungen auflösen, seien die organischen Moleküle, an deren beiden Enden eine Thiol- und eine Silikatgruppe sitzen, außer in der Nanoelektronik auch für Hochtemperaturanwendungen, etwa in Turbinen oder Motoren, von Interesse.

          Für ihre Versuche brachten die Forscher winzige Mengen des polymeren Klebstoffs auf eine oxidierte Siliziumunterlage, die sie mit einer dünnen Kupferschicht überzogen und erhitzten. Spektroskopische Untersuchungen zeigten, dass die Silikatgruppen der Klebemoleküle mit dem Silizium verbunden waren, während die Schwefelatome der Thiolgruppen an den Kupferatomen hafteten. Bei 400 Grad begannen sich die Verbindungen auf Siliziumseite so umzuordnen, dass sich die Haftwirkung des Klebstoffs verstärkte. Die Forscher hoffen nun, dass sich künftig auch andere Materialien miteinander verbinden lassen, wenn man die Enden der Klebstoffmoleküle mit entsprechenden chemischen Gruppen versieht.

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