4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på...
Transcript of 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på...
![Page 1: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/1.jpg)
20/09/2005 # 1 www.acreo.se
Var står nanotekniken idag - och hur ser framtiden ut?
Jan Andersson, Acreo
![Page 2: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/2.jpg)
20/09/2005 # 2 www.acreo.se
Innehåll
Vad är nanoteknik?Vad är läget för nanotekniken idag?Vilka framtidsutsikter har den?
![Page 3: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/3.jpg)
20/09/2005 # 3 www.acreo.se
Vad lovar nanotekniken enl “vurmarna”?
Några nanovisioner:Superintegrerad elektronik
Terabyte-minnen (skriv-läs, ickeflyktiga)
Högintensiva ljuskällor med låg effektförbrukning
Superdatorer baserade på molekylära aggregat
Billiga optoelektroniska komponenter och IC
Kompakta högeffektiva batterier
Biochips för diagnos och för invärtes avkänning
Nya material för optik, elektronik och mekanisk styrka
Lågkostnadsproduktion av material och komponenter
En blomstrande industriell verksamhet hägrar!
Nan
otek
2005
Framtid!!!
![Page 4: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/4.jpg)
20/09/2005 # 4 www.acreo.se
Från ”Ny Teknik” 4 maj -05
Belackarna:”Hajpad nano inget för industrin”
Flummigt begreppSvårt att sälja in nanoteknologiHittills bara forskningMånga år innan tekniken är mogen
Är det så? Nanotek
2005
Framtid???
![Page 5: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/5.jpg)
20/09/2005 # 5 www.acreo.se
När startade allting?
Feynmans föreläsning 1959 “There is plenty of room at the bottom”Ordet “nanoteknologi” användes förstagången 1974 av N. Tanigushi vid Tokyo University
![Page 6: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/6.jpg)
20/09/2005 # 6 www.acreo.se
Nanodimensioner
Nanotekniken handlar om att arbeta med och manipulera objekt som är mellan 0.1-100 nanometer stora
![Page 7: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/7.jpg)
20/09/2005 # 7 www.acreo.se
Nanoteknologi - definition
Vad är nanoteknologi?– Material, strukturer eller system vars
egenskaper kritiskt beror på dimensioner mindre än 100 nanometer
– Noggrann styrning av dimensionerna krävs– Tillverkning sker på nästan atom- eller
molekylnivån– Komponenter och material med nya unika
optiska, elektriska, kemiska, biologiska och/eller mekaniska egenskaper
– Multi-disciplinärt område
![Page 8: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/8.jpg)
20/09/2005 # 8 www.acreo.se
Nano är mest forskning
Universitetslab och institut har arbetat aktivt med nanoteknologi under mer än 15 år
![Page 9: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/9.jpg)
20/09/2005 # 9 www.acreo.se
FoU => kommersialisering
Forskningsresultat håller nu på attkommersialiseras av:
– Stora multinationella företag (IBM, HP, Motorola, NEC, ...)
– Små uppstartföretag - men oftastkrävs produktionsresurser/lab
Problem för riskkapitalister:– nanoteknologi täcker tillämpningar i
flera marknader, and går tvärsetablerade discipliner
– företagsledningar prioriterar mellantillämpningar/ marknader
![Page 10: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/10.jpg)
20/09/2005 # 10 www.acreo.se
Företag fördelade efter teknikområde
NanoChemicals
NanoDevices
NanoMaterials
NanoPowders
NanoTubes
Research
SoftwareMedia
Consulting
NanoBiotechnology
NanoMachines
NanoInstruments
Altogether 590 registered companies in the nanotech field, worldwide
![Page 11: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/11.jpg)
20/09/2005 # 11 www.acreo.se
Companies distribution by country
number
![Page 12: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/12.jpg)
20/09/2005 # 12 www.acreo.se
Minst-seminarium 050916
Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer?– Tillräckligt högt utbyte– Reproducerbarhet/ stabil process– Möjlighet att skala upp till större volymer– Låg kostnad och tillräckligt hög prestanda– Enkel kontaktering, montering och kapsling
Fördelar med nanoteknologi– Nya funktioner– Effektivare gränssnitt mellan t ex bio- och
elektroniska “världarna”– Extrem integration till små dimensioner– Högre hastighet
![Page 13: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/13.jpg)
20/09/2005 # 13 www.acreo.se
Inkubator
Uppstartföretag kan behöva utnyttja befintligt FoU-laboratoriums resurser för sin verksamhet –åtminstone i början
I Stockholm finns Electrum-laboratoriet
![Page 14: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/14.jpg)
20/09/2005 # 14 www.acreo.se
Laboratorium för industriell nanoteknologi
FoU-labFoundry
Separat
Produktions-
enhet
Epitaxi - kristallodling
III-V-process
Kisel- och MEMS-process
Litografi - nano+mikro
Mätning -
nano + mikro
Produktutveckling
ProduktionslabÅterkoppling, erfarenhet
Pengar
Bioteknologi
![Page 15: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/15.jpg)
20/09/2005 # 15 www.acreo.se
Nanoteknologi-områden
Kisel-IC o NEMS (superintegrerade kretsar, nya sensorer)Kvanthalvledarteknik (kvantprickar, kvanttrådar, f. fotonik)Magnetik (hårddiskar, icke-flyktiga minnen)Spintronik (sensorer, snabb elektronik)Bioteknologi (biosensorer)Nanorör (kolnanorör f. elektronik, displayer, material)Annan materialteknik (nanopartiklar, pulverkemi)
Tillverkningsutrustning (nanolitografi)Karakteriseringsutrustning (AFM, röntgen, TEM)
![Page 16: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/16.jpg)
20/09/2005 # 16 www.acreo.se
Nano för IT“Top-down”- och “bottom-up”-metoder
– Top-down (exempel: litografi)• Skapa ett mönster i stor skala• Minska mönsterdimensionerna• Överför mönstret till ett substrat och skapa ett
nanomönster t ex genom etsning– Bottom-up (exempel: självorganisation av
kvantprickar)• Utgå från noggrannt utvalda atomer och
molekyler och bygg upp nanostrukturer fråndessa
Tid
Storlek på
funktionell
struktur
Top-down: fysik & elektronik
Bottom-up: kemi, materialteknik & bioteknologi
![Page 17: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/17.jpg)
20/09/2005 # 17 www.acreo.se
IC-teknologi
Kisel-IC-teknologi– Idag dominerad av CMOS – med
applikationer överallt– Moores (första) lag går i väggen?
![Page 18: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/18.jpg)
20/09/2005 # 18 www.acreo.se
Kisel-IC-teknologi
CMOS-fabriker blir allt kostsammare(Moores andra lag)
![Page 19: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/19.jpg)
20/09/2005 # 19 www.acreo.se
Kvant-nanoteknologi
Skiva
GaAs-
substrat
AlGaAs
GaAs
Kvantbrunnar är tunna skikt av halv-
ledarmaterial med ett litet bandgap (t ex
galliumarsenid-GaAs) inbäddade i ett
material med stort bandgap (t ex AlGaAs).
Tjocklekar typiskt 2-50 nanometer.
Högprestanda och
Lågkostnadskomponenter
Elektronik - optoelektronik
![Page 20: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/20.jpg)
20/09/2005 # 20 www.acreo.se
Kvantkomponenter
QWIP – Kvantbrunns-IR-detektorUtvecklad av Acreo. Tillverkas av Acreo
Valens-band
Barriär Brunn
tjocklek ≈ 5.0 nm
Lednings-bandEF
E2
E1
hν
Wafer
GaAs
substrat
AlGaAs
GaAs
Ene
rgi
![Page 21: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/21.jpg)
20/09/2005 # 21 www.acreo.se
QWIP-kamera
IR-bild tagen med QWIP-kameraQWIP-kamera från FLIR Systems
Detektormatris320x240 pixlartotalstorlek 14x11 mm
Tillverkas idag av Acreo för FLIR Systems räkning
![Page 22: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/22.jpg)
20/09/2005 # 22 www.acreo.se
Kvant-nanoteknologi
Kvantprickar är små öar av halvledarmaterial som påminner
om konstgjorda atomer
Utnyttjas för diverse optoelektroniska komponter: lasrar, modulatorer,
detektorer
![Page 23: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/23.jpg)
20/09/2005 # 23 www.acreo.se
Optiska/optoelektroniska komponenter
Kvantprickslaser
Fotoniska
bandgaps-
kristaller
Kvantpricks-IR-detektor:
QDOT
![Page 24: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/24.jpg)
20/09/2005 # 24 www.acreo.se
Magnetik
Giant magnetoresistive effect - GMR
Läshuvuden för magnetiska hårddiskar, och flashminnen (MRAM)
![Page 25: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/25.jpg)
20/09/2005 # 25 www.acreo.se
Nanorör
Kolnanorör har tillämpningar– som el ledare för nanokretsar– som fält-emittrar för bildskärmar, som
aktiva komponenter (transistorer)– för NEMS (nanomekaniska kretsar)– för superstarka material
![Page 26: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/26.jpg)
20/09/2005 # 26 www.acreo.se
Bio-nano-sensor
Midorion - Superkänslig biosensor
![Page 27: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/27.jpg)
20/09/2005 # 27 www.acreo.se
Utrustning för nanoteknologi
Tillverkningsutrustning– Konventionell litografi– Nya typer av litografi
Karakteriseringsutrustning– Atomic force microscopy (AFM)– Konventionell karakterisering: röntgen,
fotoluminescens, etc.
![Page 28: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/28.jpg)
20/09/2005 # 28 www.acreo.se
Hur ser framtiden ut?Framtid> 2025
Nanoteknologi
Kort sikt 1-5 årSensorer – NEMS, material, biotek
Nya material för optikoch elektronik(kvantbrunnar, kvantprickar)
Medellång sikt 5-10 årHögintegrerad CMOS
Minnen - höghastighet, icke-flyktiga
Lågkostnads opto och elektronik
Högeffektiva ljuskällor
Biosensorer
Lång sikt 10-30 årSuperintegrerad elektronik
Molekylär elektronik
Superprocessorer
Trender för industriell nanoteknologi
2005
![Page 29: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/29.jpg)
20/09/2005 # 29 www.acreo.se
Hur ser framtiden ut?
Kvant-nanomaterial
Framtid> 2025
Kisel-CMOS +MEMS
Molekylär elektr.
Kvant-nano-IC
Industriella aktiviteter
Moores lag?NEMS
Bio-komponenter/sensorer
2005
![Page 30: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/30.jpg)
20/09/2005 # 30 www.acreo.se
Sammanfattning och slutsatser
– Nanoteknologi är multi-disciplinärt– Manipulerar objekt < 100 nanometer– Material kan skräddarsys för viss
tillämpning– Viktig för sensorteknologi – högre
prestanda och mindre dimensioner + effektiva gränssnitt
– Industriella tillämpningar kommer påkort sikt att handla om komponenterbaserade på nya högprestanda-material samt biosensorer
– Först på längre sikt kommer högstamöjliga integration att eftersträvasför kommersialisering
![Page 31: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/31.jpg)
20/09/2005 # 31 www.acreo.se
Industrial Nano- and Microtechnology
Nano- and Microtechnology applied to the present and future industrial needs
Electronics - Optronics - Sensors
Materials - Processes - Devices - Modules - Systems
![Page 32: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/32.jpg)
20/09/2005 # 32 www.acreo.se
INM Technology
Materials & Processes• SiC & GaAs epitaxy• Quantum nanomaterials• Semiconductor processing - Si, SiC, GaN, GaAs, InP• MEMS incl quartz and polymers processing• Flip-chip bonding - Arrays & precision
Devices & Modules• High frequency & power transistors & diodes• Detector arrays - Imaging sensors (IR, X-ray)• Arrays of electroabsorption modulators - SLM• Optical packaging - Microbenches• Medical sensors• Lab-on-chip Systems
• Optical signal processors - Image analysis• Broadband optical networks• Bio-analysis µ-fluidics
![Page 33: 4 var står nanotekniken idag - skebit.se · 20/09/2005 # 12 Minst-seminarium 050916 Kraven på industriell produktion av komponenter/sensorer? – Tillräckligt högt utbyte –](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042021/5e780c86641f5458e733850d/html5/thumbnails/33.jpg)
20/09/2005 # 33 www.acreo.se
INM Applications & Market
Sensors
ElectronicsOpto-
electronics
Processing &Measurement
Laboratory
Medical Biotech
Paper
Vehicles
Security
Defence TelecomElectronics