Kein Folientitel - mst-Netzwerk Rhein-Main

Herstellung, Charakterisierung und Anwendung
von Nanodrähten für neuartige Sensoren
W. Korb
arteos GmbH, Seligenstadt
F. Völklein
FH Wiesbaden, Institut für Mikrotechnologien (IMtech)
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1. Mikrodrähte als Funktionselemente in Flow-Sensoren
1µm-Draht
Montage bei arteos seit 2005
10µm-Draht
Messung von: H2, COx, NOx He ...
1µm-Draht
Einsatz-Beispiele.:
- „Bananendampfer“,
- Wasserstoffmortor,
- chem. Industrie
- Biogasanlagen
Sensorzelle mit µm-Drähte
Mikro-Makro-Integration:
1.) AVT im Millimeter-Bereich mit Mikrostrukturen
2.) 1µm und 10µm-Draht handhaben und montieren
3.) Sensorzelle in TO-Gehäuse montieren
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2. Nanodrahtherstellung und Integration in einen Flow-Sensor (1)
1
Bestrahlung von PC Folien mit
hochenergetischen Schwerionen
2
“Entwicklung” von Ionenspuren
in den Folien
3
Deposition einer Metallschicht
(Kathode) auf einer Folienseite
4
Mikrogalvanische Abscheidung von
Nanodrähten in den Poren
5
Wachstum von „Kappen“
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Auflösung des Folienmaterials
Quelle: GSI / Darmstadt
Abt. Materialwissenschaft
3
2. Nanodrahtherstellung und Integration in einem Flow-Sensor (2)
freistehende Nanodrähte nach Folienauflösung
“entwickelte” Ionenspuren in PC-Folie
Quelle: GSI / Darmstadt
Abt. Materialwissenschaft
freigelegtes Gold-Nanodraht-Bündel
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2. Nanodrahtherstellung und Integration in einen Flow-Sensor (3)
SiO2 film
nanowire
Si wafer
Nanodrähte auf Si/SiO2
Wafer “positionieren”
Photolithographie Maske
Resist aufbringen und mit
UV belichten
Photoresist
Resist entwicklen und
Metall-Layer aufbringen
Lift-off Prozess des MetallLayers
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2. Nanodrahtherstellung und Integration in einen Flow-Sensor (4)
RIE
chamber
Ag film
plasma
nanowire
SiO2 film
RF power
supply
(13.56 MHz)
Si wafer
Vacuum
pump
SiO2 unter dem Nano-Draht wegätzen
2. Ansatz: Drähte diskret handeln:
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3. Charakterisierung der Nanodraht-Eigenschaften
1. thermische Eigenschaften:
2. thermoelektrische Parameter:
thermocouples
vacuum chamber, temperature T0
heater
Nanowire,
resistance R
T(x)
∆TM
j
Seebeck reference film
Si wafer
T0
1 mm
T0
thin film heater
x
SiO2
Ag contact
film (300nm)
Nanowire
U
l
Silicon chip
y
Vacuum
pump
1.1 R als Fkt von T messen
1.2 TK bestimmen
1.3 Wärmleitfähigkeit berechnen
10 µm
1 mm
x
SiO2 membrane
(800 nm)
2.1 Temperaturdifferenz messen
2.2 Themospannung messen
2.3 Seebeck-Kooefizienten berechnen
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4. Flow-Sensor mit Nano-Drähten
1µm / 100 nm
100 nm / 10 nm
bisher Mikro-Makro-Integration:
1.) AVT im mm-Bereich mit Mikrostrukturen
2.) 1µm & 10µm-Draht handhaben & montieren
3.) Sensorzelle in TO-Gehäuse montieren
Ziel = MNI (Mikro-Nano-Integration):
1.) 1 µm, 10 und 100 nm Drähte handeln
2.) Mikro-Nano-Fügen
3.) Packaging Nano-, Mikro-, Makro-Welt
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5. Verbundprojekt INANOMIK des mst-Netzwerk Rhein-Main
A
NanoDrähte
A: Abt. Materialwissenschaft, GSI
B: Institut EMK, TU Da.
C: Institut EMK, TU Da.
C
TUD-EMK
(FHW-IMtech)
F: Insitut Imtech, FH Wiesbaden
G: sgt Sensorberatung, Wehrheim
E
Fügen
Strukturierung
B
arteos
(FHW-IMtech)
3D-Package
D: FB Materialwissenschaften, TU Da.
E: arteos GmbH, Seligenstadt
GSI-MF
D
TUD-EMK
(TUD-DF)
Nano-Funktionswerkstoffe
TUD-DF
F
Kontaktierung
Charakterisierung
FHW-IMtech
(TUD-EMK)
G
(GSI-MF)
Anwendungen
Gassensor
INANOMIK = Integration und Anwendung von Nano-Drähten durch Mikro-Nano-Fabrikation und Mikro-Montage
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Für Detailfragen stehe ich Ihnen gerne
am Ende der Veranstaltung zur Verfügung.
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