Im Rahmen dieser Arbeit wurden auf der Basis von heteroepitaktischen und polykristallinen Diamantschichten auf Silizium unter Anwendung einer generischen Material- und Herstellungstechnologie verschiedene Mikrosysteme entwickelt. Dieses Materialsystem wurde in den vergangenen Jahren zunehmend fr den Einsatz in solchen Systemen als das ultimative Material prognostiziert, speziell fr die Entwicklung von Mikroaktoren und Mikrosensoren [1-8]. Gerade in mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) ist Diamant durch seine exzellenten Materialeigenschaften herkmmlichen Standardmaterialien wie Silizium oder Galliumarsenid meist deutlich berlegen. Die gegenwrtigen Abscheidemethoden von Diamant verhindern jedoch in sehr vielen Fllen eine monolithische Einbindung der Diamantaktoren in elektronische Schaltungen. Das Hauptproblem liegt dabei in den Wachstumstemperaturen im Bereich von 700 - 900 ?C in wasserstoffreduzierender Atmosphre. Auf der anderen Seite sind CMOS-hnliche Systeme in Diamant bisher noch nicht realisiert worden, da keine geeigneten Dotierstoffe mit nennenswerter Aktivierungsenergie zur Erzeugung einer p- oder n-Leitfhigkeit (bei Raumtemperatur) bekannt sind. Aus diesen Grnden wurden in jngster Zeit zwei unterschiedliche Konzepte verfolgt, um diamantbasierende MEMS zu entwickeln. Ein Ansatz ist die Verwendung von ultrananokristallinem Diamant (UNCD), der bei Temperaturen bis unter 400 ?C abgeschieden werden kann [9]. Hierbei werden allerdings die thermischen und chemischen Materialeigenschaften zum Teil stark beeintrchtigt, was gerade bei Hochleistungs- und Hochtemperaturanwendungen eine bedeutende Rolle spielt. Der andere, in dieser Arbeit verwendete Ansatz, ist eine hybride Integration von Diamantbauelementen auf einem Fremdsubstrat. Die vorliegende Arbeit beschreibt nun die grundlegenden Aspekte zur Realisierung solcher Systeme und errtert an unterschiedlichen Kriterien die Vorteile der entwickelten Technologie. Es werden Anwendungen vorgestellt, die auf Grundlage dieser Technologie realisiert wurden, mitunter verschiedene mikromechanische Aktoren unterschiedlicher Antriebsart, daraus aufgebaute, integrierte Schalter sowie ein Patch-Clamp-System zur Untersuchung biologischer Zellen. Allen Anwendungen ist dabei die fr viele Einsatzzwecke nutzbare Technologie der diamantbasierenden Komponenten gemeinsam. Fr die Entwicklung der Bauelemente wurden aus den unterschiedlichen Typen heteroepitaktischer Diamantschichten dnne nanokristalline Filme (NCD; nanocrystalline diamond) [10] ausgewhlt, die Schichtdicken im Mikrometerbereich besaen. Diese Schichten kommen in ihren Materialeigenschaften dem einkristallinen Diamant weitestgehend nahe und besitzen auerdem eine fr die halbleitertechnologischen Herstellungsschrittte geeignete Oberflchenglattheit. Darber hinaus ist die Diamantdnnschichttechnologie vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen fr eine industrielle Verwertung bereits gut etabliert.

Titel
Technologie von MEMS-Elementen auf der Basis nanokristalliner Diamantschichten für eine hybride Integration
EAN
9783736932845
ISBN
978-3-7369-3284-5
Format
E-Book (pdf)
Herausgeber
Veröffentlichung
16.03.2010
Digitaler Kopierschutz
Wasserzeichen
Dateigrösse
1.36 MB
Anzahl Seiten
118
Jahr
2010
Untertitel
Deutsch