Interview with Prof. Ehrenfried Zschech

When did you realize that your future would be closely linked to materials science and engineering?

That was in the mid-1980s: after completing my Ph.D., I took my first job as head of the X-ray diffraction laboratory at the Research Institute for Nonferrous Metals in Freiberg. After only 4 weeks, I was appointed project manager of a very challenging project in the field of materials research. My task was to work with a young, dedicated team to evaluate the reliability of wire bond contacts in integrated circuits based on a deep understanding of the metal-physical phenomena in the relevant material combinations. I was fortunate to be given such a responsible role at the young age of 29. It helped me develop leadership skills to motivate a team and complete a project on time and to a high standard.

After decades, do you have any regrets about choosing the world of materials as a physicist?

I have had a very varied professional life: at technical universities and research institutes in Dresden and Freiberg, and in industry. In industry, I was involved in two groundbreaking innovations: the introduction of laser welding for manufacturing aircraft fuselage structures and the so-called “Damascene” technology for copper conductors in integrated circuits. As a materials scientist at Airbus in Bremen and AMD in Dresden, I had the opportunity to work with strong interdisciplinary teams to develop and apply materials analysis methods for these new manufacturing technologies. Looking back, I can say that I have been very fortunate in my life to have always been able to work on things that inspired me. And I have really enjoyed working on technical challanges with brilliant teams. So I don’t regret a single day of my professional life.

What was a great moment in your professional life?

For example, in the materials analysis laboratory of the former chip manufacturer AMD in Dresden, we used scanning electron microscopy to visualize electromigration – the atomic transport process in copper interconnects of integrated circuits – for the first time. When I showed this in a presentation at the 2002 Advanced Metallization Conference in San Diego, the audience interrupted me and I had to show the video again. It was one of the best moments of my life as a scientist. Of course, the presentation was only possible after years of hard work in the lab and many dedicated discussions; it was the result of the work of a highly motivated team.

Who has played an important role in your scientific career?

First of all, I would like to mention my parents, who made it possible for me to get a university education and have always supported me. I was fortunate to have dedicated teachers both at school in my hometown of Bautzen and at the Technical University of Dresden, who provided me with sound knowledge for my professional career. I would like to mention Dr. Walter Guratzsch from Bautzen and my Ph.D. advisor Professor Winfried Blau as representatives of the teachers who taught me the scientific craft and awakened my passion for science and technical innovation. Another person who has challenged and encouraged me is our DGM Honorary Chairman Professor Günter Petzow. After our first meeting at my poster at the DGM Materials Week in Osnabrück in 1990, he invited me to do research at the Max Planck Institute for Metals Research. I have fond memories of the creative working atmosphere in Stuttgart-Büsnau. Later, in industry, I had supervisors who had great confidence in me and gave me the freedom needed for creative scientific work. Here I want to mention Erwin Löchelt at Airbus Bremen and Terry Caudell at AMD Dresden, both passionate engineers and strong leaders. Finally, I would like to thank my wife Heike, who for four decades has made it possible for me to throw myself into new, sometimes seemingly adventurous projects. And without her encouragement, I would hardly have been able to recover from the setbacks and disappointments that are part of life too.

Are you at the end of your scientific career or are you looking forward to new challenges and ideas?

I have been fascinated by science and technology since I was a child – and that will never change. Curiosity has always driven me to contribute both to the understanding of scientific principles and to the transfer of original research results into new technologies and high-tech products. I would like to mention two topics that I am currently working on: the application of AI algorithms in X-ray computed tomography to significantly reduce image acquisition and image analysis times, and X-ray imaging with entangled photons. The first is a project with enormous practical relevance, the second is research with an uncertain outcome.

What is your connection to practical metallography?

On the one hand, I have always been fascinated by metallography, and I admire and appreciate the skills and ingenuity of metallographers. On the other hand, I have founded and chaired the focused ion beam and X-ray tomography working groups in the Materialography Technical Committee for the past three decades. So it was only logical that I wrote several articles on these topics for the journal Practical Metallography. I read the journal regularly, learning from the very good practical articles and enjoying the impressive micrographs.

Wann wurde dir klar, dass deine Zukunft untrennbar mit Materialwissenschaft und Werkstofftechnik verbunden sein wird?

Das war Mitte der 80er Jahre: Nach Abschluss meiner Promotion trat ich meine erste Stelle als Leiter des Röntgenbeugungslabors am Forschungsinstitut für Nichteisenmetalle in Freiberg an. Nach nur 4 Wochen wurde ich zum Projektleiter für ein sehr anspruchsvolles Projekt im Bereich der Materialforschung ernannt. Mir wurde die Aufgabe übertragen, gemeinsam mit einem jungen, engagierten Team die Zuverlässigkeit von Drahtbondkontakten in integrierten Schaltkreisen zu bewerten, basierend auf einem tiefen Verständnis der metallphysikalischen Phänomene in den relevanten Materialkombinationen. Es war ein Glücksfall für mich, dass ich im jungen Alter von 29 Jahren eine so verantwortungsvolle Aufgabe übertragen bekam. Sie hat mir geholfen, Führungsqualitäten zu entwickeln, um ein Team zu motivieren und ein Projekt termin- und qualitätsgerecht abzuschließen.

Wenn du nach mehreren Jahrzehnten zurückblickst, bereust du es nicht, dich als Physiker für die Welt der Werkstoffe entschieden zu haben?

Ich kann auf ein sehr abwechslungsreiches Berufsleben zurückblicken: an Technischen Universitäten und an Forschungsinstituten in Dresden und Freiberg sowie in der Industrie. In der Industrie hatte ich die Möglichkeit, zu zwei wegweisenden Innovationen beizutragen: zur Einführung des Laserstrahlschweißens für die Fertigung von Flugzeug-Rumpfstrukturen und zur sogenannten „Damascene“-Technologie für Kupfer-Leiterbahnsysteme in integrierten Schaltkreisen. Ich durfte als Werkstoffwissenschaftler bei Airbus in Bremen und bei AMD in Dresden gemeinsam mit starken, interdisziplinär zusammengesetzten Teams werkstoffanalytische Verfahren für diese neuen Fertigungstechnologien entwickeln und anwenden. Rückblickend kann ich sagen, dass ich in meinem Leben das große Glück hatte, immer an Dingen arbeiten zu dürfen, die mich begeistert haben. Und es hat mir großen Spaß bereitet, technische Probleme gemeinsam mit brillanten Teams zu lösen. Das heißt, ich bereue keinen einzigen Tag meines Berufslebens.

Welches war eine Sternstunde in deinem Berufsleben?

Im Materialanalyselabor des damaligen Chipherstellers AMD in Dresden haben wir beispielsweise erstmalig Elektromigration – den atomaren Transportprozess in Kupfer-Leiterbahnen integrierter Schaltkreise – mithilfe der Rasterelektronenmikroskopie sichtbar gemacht. Als ich das Video in einem Vortrag auf der Advanced Metallization Conference 2002 in San Diego gezeigt hatte, hat mich das Auditorium unterbrochen, und ich musste das Video noch einmal zeigen. Das war einer der großartigsten Momente in meinem Leben als Wissenschaftler. Natürlich war die Präsentation nur nach Jahren harter Arbeit im Labor und vielen engagierten Diskussionen möglich, es war das Arbeitsergebnis eines hochmotivierten Teams.

Wer hat für deine wissenschaftliche Karriere eine wichtige Rolle gespielt?

An erster Stelle möchte ich meine Eltern nennen, die mir eine universitäre Ausbildung ermöglicht und mich immer unterstützt haben. Ich hatte das Glück, sowohl in der Schule in meiner Heimatstadt Bautzen als auch an der Technischen Universität Dresden engagierte Lehrer zu haben, von denen ich ein fundiertes Fachwissen für meine berufliche Laufbahn erwerben konnte. Stellvertretend für die Lehrer, die mir das wissenschaftliche Handwerk beigebracht und das Feuer für Wissenschaft und technische Innovationen entfacht haben, möchte ich Dr. Walter Guratzsch aus Bautzen sowie meinen Doktorvater Professor Winfried Blau nennen. Eine weitere Persönlichkeit, die mich gefordert und gefördert hat, ist unser DGM-Ehrenvorsitzender Professor Günter Petzow. Nach unserem ersten Gespräch, an meinem Poster auf der DGM-Werkstoffwoche in Osnabrück im Jahre 1990, hat er mich zu einem Forschungsaufenthalt ans Max-Planck-Institut für Metallforschung eingeladen. Gern erinnere ich mich an die kreative Arbeitsatmosphäre in Stuttgart-Büsnau. Später, in der Industrie, hatte ich Vorgesetzte, die mir ein hohes Vertrauen entgegengebracht und mir den für kreatives, wissenschaftliches Arbeiten notwendigen Freiraum gegeben haben. Allen voran möchte ich Erwin Löchelt bei Airbus Bremen und Terry Caudell bei AMD Dresden nennen, beide leidenschaftliche Ingenieure und starke Führungspersönlichkeiten. Schließlich möchte ich meiner Frau Heike danken, die es mir seit vier Jahrzehnten ermöglicht, dass ich mich voller Tatendrang in immer wieder neue, manchmal abenteuerlich anmutende Projekte stürzen kann. Und ohne ihre Ermutigung hätte ich mich kaum von Rückschlägen und Enttäuschungen, die auch zum Leben gehören, erholen können.

Bist du am Ende deiner wissenschaftlichen Karriere oder freust du dich auf neue Herausforderungen und Ideen?

Seit meiner Kindheit bin ich von Wissenschaft und Technik fasziniert – das wird sich nie ändern. Die Neugier hat mich immer wieder angetrieben, sowohl zum Verständnis wissenschaftlicher Grundlagen als auch zur Umsetzung von originären Forschungsergebnissen in neue Technologien und High-Tech-Produkte beizutragen. Zwei Themen, die mich derzeit beschäftigen, möchte ich nennen: die Anwendung von KI-Algorithmen in der Röntgencomputertomographie, um die Zeiten für Bildaufnahme und -auswertung deutlich zu verringern und die röntgenographische Bildgebung mit verschränkten Photonen. Das erste ist ein Vorhaben mit enormer praktischer Relevanz, das zweite ist Forschung mit ungewissem Ausgang.

Was verbindet dich mit unserer Praktischen Metallographie?

Einerseits hat mich die Materialographie immer fasziniert, und ich bewundere und schätze das Geschick und den Ideenreichtum der Metallographinnen und Metallographen. Andererseits habe ich im Fachausschuss Materialographie in den letzten drei Jahrzehnten die Arbeitskreise Focused Ion Beam und Röntgentomographie gegründet und geleitet. So war es folgerichtig, dass ich zu diesen Themen mehrfach Beiträge für die Zeitschrift Praktischen Metallographie geschrieben habe. Ich lese die Zeitschrift regelmäßig, lerne vor allem von den sehr guten praxisbezogenen Beiträgen und erfreue mich an beeindruckenden Gefügebildern.

Frank Mücklich,

Herausgeber der Praktischen Metallographie