Neuartige Small Cantilever

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Fröhlich; Professor Dr.-Ing. Ivo W. Rangelow
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme ; Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 327297123

• Erstellungsjahr: 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Cantilever mit zugleich hohen Resonanzfrequenzen und geringen Federkonstanten, die außerdem mit geringen Kräften rückführbar hinsichtlich ihrer Federsteifigkeit kalibriert sind, haben vielversprechenden Anwendungen. Weil weder Kalibriersysteme noch derartige Cantilever vor unserem Projekt verfügbar waren, lauteten die Hauptziele des Projektes: a) Entwicklung eines Messverfahrens zur Kalibrierung der Federkonstanten von Cantilevern bei sehr geringen Kräften. b) Entwicklung von AFM-Cantilevern mit gleichzeitig hohen Resonanzfrequenzen und niedrigen Federkonstanten. Der im Projekt konzipierte und aufgebaute statische Kalibrieraufbau wurde experimentell untersucht und zur Ermittlung exemplarischer Federsteifigkeiten der hergestellten Small-Cantilever eingesetzt. Die erzielten Messunsicherheiten, die Linearitätsabweichungen und die Gesamtmesszeiten sind gegenüber dem Stand der Technik reduziert worden – bei gleichzeitig geringeren Messkräften. Die im Antrag und den Antworten auf die Rückfragen benannten quantitativen Ziele sind erreicht oder übererfüllt. Die entworfenen, gefertigten und experimentell untersuchten aktiven und passive Small-Cantilever haben die angestrebten Eigenschaften erreicht. Die erprobte Prozesstechnologie ist batchfähig und robust. Zur dynamischen Untersuchung wurde ein Messplatz aufgebaut und validiert. Die Arbeitsgruppen der Antragsteller haben eng zusammengearbeitet. Im Rahmen des Projekts wurde auch intensiv mit der ersten Doktorandengeneration im DFG GRK 2182: „Tip- and laser-based 3D-Nanofabrication in extended macroscopic working areas“ zusammengearbeitet.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Towards alternative 3D nanofabrication in macroscopic working volume, Measurement Science and Technology 29 (Oct. 2018), 114002 (19pp)
  M. Kühnel, T. Fröhlich, R. Füßl, M. Hoffmann, E. Manske, I.W. Rangelow, J. Reger, C. Schäffel, S. Sinzinger and J.-P. Zöllner
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1361-6501/aadb57)
• Tip-based nano-manufacturing and -metrology (editors-pick), Journal of Vacuum Science & Technology B 37, 030803 (2019)
  T. Gotszalk, G. Jóźwiak, J. Radojewski, T. Fröhlich, R. Füßl, E. Manske, M. Holz, T. Ivanov, A. Ahmad, I. W. Rangelow
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1116/1.5083044)
• Entwicklung eines Prüfstandes zur rückführbaren Kalibrierung von Cantilevern, Dissertation
  O. Dannberg
  
• Tip- and laser-based nanofabrication up to 100 mm with sub-nanometre precision, Proc. SPIE 11324, Novel Patterning Technologies for Semiconductors, MEMS/NEMS and MOEMS 2020, 113240A (23 March 2020)
  I. Ortlepp, M. Kühnel, M. Hofmann, L. Weidenfeller, J. Kirchner, S. Supreeti, R. Mastylo, M. Holz, T. Michels, R. Füßl, I. W. Rangelow, T. Fröhlich, D. Dontsov, C. Schäffel, E Manske
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1117/12.2551044)