Empa-Forschende haben ein Verfahren für piezoelektrische Dünnschichten entwickelt, in dem ein ausgeklügeltes Timing hochwertige funktionale Schichten auch auf isolierenden Substraten bei niedriger Prozesstemperatur ermöglicht. Grundlage ist ein modifiziertes HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering)-Verfahren. Um Argoneinschlüsse zu vermeiden, konnte durch geschicktes Timing des Anlegens der Spannung erreicht werden, dass die Argon-Ionen schneller die Oberfläche erreichen und sich mangels Energie nicht am Substrat verankern können. Auch die Herausforderung, Schichten auf elektrisch nichtleitende Substrate (Glas oder Saphir) aufzubringen, konnte gelöst werden: Jeder Puls des Magnetrons beschleunigt automatisch auch die negativ geladenen Elektronen. Sie kommen dabei viel schneller als die Ionen am Ziel an. Die „Elektronendusche“ bewirkt, dass das Substrat für einen Sekundenbruchteil eine negative Ladung erhält, genug, um Ionen zu beschleunigen. Wird der nachfolgende Magnetron-Puls im genau richtigen Zeitabstand ausgelöst, werden jeweils die Target-Ionen beschleunigt, die beim vorangehenden Puls „losgeflogen“ sind. Das Verfahren nennen die Forschenden „Synchronized Floating Potential HiPIMS“, kurz SFP-HiPIMS. Anwendungen sind in der Halbleiter-Industrie und künftigen Quanten- und Photonik-Technologien möglich.
