Mikro-Nano-Integration

Die Mikro-Nano-Integration (kurz: MNI) beschäftigt sich mit der Integration kleinster Bausteine, deren Abmessungen in Nanometerbereich liegen, in Mikrosysteme. Die Mikronanointegration versteht sich als Bindeglied zwischen der klassischen Miksosystemtechnik und modernsten Nanotechnologien. 

Die MNI ermöglicht damit die Nutzung von Effekten, die erst bei drastischer Verringerung der geometrischen Abmessungen zu Tage treten.

Integration von Nanodrähten in Mikrosysteme

Am Institut für elektromechanische Konstruktionen wird die Integration von Nanodrähten in Mikrosysteme untersucht. Aufgrund ihrer kleinen geometrischen Dimension haben Nanodrähte eine Reihe von Eigenschaften, die sie zur Anwendung in Mikrosystemen attraktiv machen. 

Entwickelt wurde die Herstellung von Nanodrähten am GSI Helholtzzentrum für Schwionenforschung in Darmstadt. Die Unmittelbare Nähe ermöglicht eine optimale Zusammenarbeit zwischen der TU und der GSI.

Die Herstellung der Ndrähte mit dem Ionenstrahlverfahren ermöglicht Drahtlängen von bis zu 100 µm bei Drahtdurchmessern von deutlich weniger als 100 nm.

Im Fokus steht am Institut die Entwicklung von Prozessen, die eine zuverlässige und batchfähige Integration der Nanodrähte ermöglichen. Neben der mechanischen Fixierung im Mikrosystem steht vor allem die zuverlässige elektrische Kontaktierung der Drähte im Vordergrund.

Einsatz von Nanodrähten in der Gasflusssensorik

Für die Gasflusssensorik ist vor alles das extrem hohe Oberflächen-/Volumenverhältnis von bedeutung. Dieses ermöglicht einen sehr schnellen Temperaturaustausch der Drähte mit der Umgebungstemperatur.

In diesem Projekt werden die Nanodrähte als extrem schnelle Temperaturmesselemente in einem kalorimetrischen Gasflusssensor eingesetzt. Das Prizip der kalorimetrischen Gasflusssmessung ist unten dargestellt.

Ein Heizelement erzeugt ein zunächst symmetrisches Temperaturfeld. In diesem Fall messen beide Temperaturmesselemente die gleiche Temperatur. Tritt nun ein Gasfluss auf, verschiebt sich das Temperaturfeld. Das resultiert in einer messbaren Temperaturdifferenz an den beiden Messelementen, die abhängigig von der Geschwindigkeit des Gasflusses ist.

Durch die Verwendung von Nanodrähten im als Messelemente, ist es möglich deutlich schnellere Gasflussschwankungen zuverlässig zu erfassen. Zudem ist eine Pulsung der Heizleistung möglich. In diesem Fall kann der Gasfluss gasartunabhängig gemessen werden, da die "Flugzeit" der Wärmepulse erfasst wird.

 

Kontakt

Technische Universität Darmstadt

Institut für Elektromechanische Konstruktionen

Mikrotechnik

Dr.-Ing. Sebastian Quednau

S3/06 131
Merckstraße 25
64283 Darmstadt

+49 6151 16-23848
+49 6151 16-23852

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