Herstellung und Charakterisierung von Mikroröhren amorpher metallischer Schichtsysteme

• Antragsteller: Dr. Horst Wendrock
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235006964

Amorphe Metallschichten besitzen gegenüber kristallinen Metallschichten geringere Oberflächenrauheit, besseres Korrosionsverhalten sowie größeres elastisches Dehnvermögen. Dadurch können sie als neue Materialien in der Dünnschichttechnik, zum Beispiel für hochbeanspruchte mikroelektromechanische Systeme (MEMS), für die Sensorik und Aktorik Einsatz finden. Ein vielversprechender neuartiger Herstellungsansatz ist die Technik selbstaufrollender Dünnschichten. Der hierfür nötige Gradient der Schichtspannung ist für Schichtsysteme mit amorphen oder durch Wärmebehandlung amorphisierten Metallschichten bisher weitgehend unerforscht.Im Projekt sollen amorphe und amorphisierbare Dünnschichtsysteme durch Magnetron-Sputtern hergestellt und hinsichtlich Struktur und Spannungszustand charakterisiert werden, um dann selbstaufrollende Mikroröhren zu erzeugen und mittels Wärmebehandlung zu amorphisieren. Die Herstellung der Röhren geschieht durch geeignete Opferschichten und lithografische Strukturierung.Als Stoffsystem ist zuerst Ni-Zr als gut bekanntes amorphisierbares Materialsystem geplant, in der zweiten Etappe soll das Cu-Ti-System untersucht werden. Dieses ist ebenfalls amorph abscheidbar und zeigt im Vergleich zu Ni-Zr eine bessere Leitfähigkeit und Haftfestigkeit auf Si. Die Grenzflächeneigenschaften und Struktur der aufgerollten und amorphisierten Mikroröhren sollen bei variierten Parametern von Herstellung und Zusammensetzung umfassend studiert werden, um ein besseres Verständnis der ablaufenden Prozesse zu erreichen. Weiterhin sollen mechanische Kennwerte der Mikroröhren unter Einsatz eines Nanoindenters sowie durch Druck- und Biegeversuche ermittelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Ingolf Mönch