Hochempfindliche Bewegungsdetektion auf Basis feldemittierender Kohlenstoffnanoröhren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jan Mehner; Professor Dr.-Ing. Stefan E. Schulz
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 202544487

Die Detektion kleinster Bewegungen ist eines der Hauptanwendungsgebiete mikro- und nanoelektromechanischer Systeme (MEMS/NEMS). Bisherige Ansätze verwenden hierzu piezoresistive, piezoelektrische oder kapazitive Messprinzipien. Diese Prinzipien sind jedoch größtenteils ausgereift, so dass eine deutliche Sensitivitätserhöhung nur mit großem technologischen Aufwand realisiert werden kann. Alternativ kann eine Sensitivitätserhöhung über die Integration von Nanostrukturen in mikromechanische Systeme erreicht werden. In dem hier vorgeschlagenen Projekt wird ein solcher alternativer Ansatz verfolgt, bei dem Kohlenstoffnanoröhren (engl. Carbon Nanotubes, CNTs) zum Einsatz kommen. Als positionsabhängige Größe wird dabei der von den CNTs emittierte Feldemissionsstrom verwendet. Zu diesem Zweck werden die CNTs mittels Dielektrophorese in speziellen Teststrukturen integriert, die auf etablierten MEMS-Technologien aufbauen und diese erweitern. Die Integration sowie die notwendige Strukturierung der CNTs erfolgt dabei auf Waferebene. Die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Teststrukturen sind hinsichtlich einer hohen Sensitivität zu entwerfen und zu charakterisieren. Die Charakterisierung der CNT-Ausgangsmaterialen erfolgt über verschiedene elektrische und spektroskopische Methoden. Die Ergebnisse der einzelnen Teilschritte schaffen die Grundlagen, um das Sensorprinzip innerhalb der Projektlaufzeit in einem Demonstrator umzusetzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen