Mikro-Nano-Integration

Die Mikro-Nano-Integration, speziell die Integration kleinster Drähte in Mikrosysteme bildet einen Schwerpunkt der Forschungsarbeiten am Institut EMK.

Die Nanotechnologie eröffnet eine Vielzahl neuer Effekte, die in Sensoren nutzbar gemacht werden können. Dabei bildet die Mikro-Nano-Integration das Bindeglied zur klassischen Mikrosystemtechnik. Durch die Entwicklung geeigneter Fertigungstechnologien integrieren wir nanoskalige Strukturen in Mikrosysteme (z.B. Mikrosensoren). Wir verfolgen dabei grundsätzlich den Bottom-Up-Ansatz: Statt bekannte Technologien mit immensem Materialaufwand immer weiter zu miniaturisieren, bis Nanometerabmessungen erreicht sind, erzeugen wir durch völlig neue, intelligente Fertigungstechnologien die Nanoelemente selektiv in bereits vorhandenen Systemen.

Die Basis unserer Technologie  bildet das Folienlaminationsverfahren mit anschließender Nanogalvanik zur Erzeugung der Drähte. Das Kernelement sind daher immer metallische Drähte, die einen Durchmesser von deutlich weniger als 1 µm aufweisen.
Die große Materialvielfalt, gepaart mit einer extrem großen geometrischen Variabilität ermöglicht es, viele unterschiedliche Produkte zu adressieren.


Aktuelle Foschungsarbeiten

Durch gezielte Beantragung neuer Projekte wollen wir die Materialvielfalt erweitern  und auch in den Bereich der nichtmetallischen Nanodrähte vorstoßen. Damit können gänzlich neue Effekte erschlossen werden: z.B. laufen chemische Reaktionen deutlich schneller ab, wenn nanostrukturierte Objekte beteiligt sind. Wir versprechen uns davon Sensoren, die auch kleinste Spuren eines Analyten nachweisen können.

Inertialsensoren mit senkrecht stehenden Mikrodrähten

Ein Metalldraht, der wie ein Grashalm senkrecht auf einem Substrat steht, ist seitlich sehr biegsam und widersteht verhältnismäßig großen Kräften von oben oder unten. Diese Mikro-Nanodraht-Feder-Eigenschaften eines einzelnen Mikrodrahts kommen in einem neuartigen Inertialsensor zum Einsatz, bei dem der Draht an seiner Spitze einen Metallquader trägt - ähnlich einem umgekehrten Pendel (vgl. Teilabbildung a).

Bearbeiter: Felix Greiner

Mikro-Nano-Integration für die Inertialsensorik

In dieser Arbeit wird die Nutzung metallischer Nanodrähte zur Fertigung von Federelementen in Inertialsensoren untersucht. Bringt man auf die senkrechten Drähte eine seismische Masse auf, lässt sich über die Auslenkung der Masse auf die Beschleunigung schließen. Über die Variation der Drahtlänge, des Drahtdurchmessers und der Drahtdichte können die Nanodraht-Federelemente an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.

Bearbeiter: Florian Dassinger

Mikro-Nano-Integration zur Gasflussmessung

Metallische Drähte, deren Durchmesser kleiner als 1 µm ist, weisen im Vergleich zu Ihrer Masse eine extrem große Oberfläche auf. Dadurch können Sie extrem schnell die Temperatur ihrer Umgebung annehmen. Diesen Umstand machen wir uns zu Nutze und entwickeln einen Gasflusssensor, der schnell pulsierende Gasströme messen kann. Dazu ist eine umfassende Technologieentwicklung ebenso notwendig, wie eine geeignete Signalverarbeitung und mathematische Modellierung des Systems.

Bearbeiter: Sebastian Quednau

Gold-Nanodrähte für µ-Newton-Schaltkontakte

Die Basis des Verbundprojekts bildet ein auf relative Luftfeuchte sensibler Mikroschalter. Dabei stellt ein auf Luftfeuchte reagierendes Polymer das sensitive Element dar. Dieses dehnt sich unter Feuchtigkeitseinwirkung aus und drückt auf eine vorgespannte Membran. Dadurch wird die Membran ausgelenkt. Dieses Auslenken kann dazu benutzt werden, zwei ohmsche Kontakte aufeinander zu drücken und damit einen elektrischen Stromkreis zu schließen. Um den Kontaktschluss bei kleinen Kräften zu ermöglichen, werden Gold-Nanodrähte eingesetzt.

Bearbeiter: Reza Sarwar

Geprägte Folien auf Mikrodrähten

Die Strukturierung von Kontaktflächen mit Mikro-/Nanodrähten ermöglicht die Kontaktierung isolierter Folien. Durch ein Prägeverfahren mit einer Heißsiegelpresse kann eine beidseitig isolierte Folie mit einer dünnen, metallischen, leitfähigen Schicht direkt während des Prägeprozesses kontaktiert werden, indem die Folie durch den Nanorasen durchstochen wird. Die Abbildung zeigt eine Teststruktur von zwei mikrostrukturierten Kontaktflächen, welche mit einer Goldfolie elektrisch verbunden wurden.

Bearbeiter: Tim Rossner

 

Kontakt

Technische Universität Darmstadt

Institut für Elektromechanische Konstruktionen

Mikrotechnik

Prof. Dr.-Ing. Helmut F. Schlaak

S3/06 128
Merckstraße 25
64283 Darmstadt

+49 6151 16-23851
+49 6151 16-23852

A A A | Drucken | Impressum | Sitemap | Suche | Kontakt
Zum SeitenanfangZum Seitenanfang