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Projekt
Kooperative Formgedächtnisaktorsysteme für Nanomechanik und Nanophotonik
Antragsteller
Professor Dr. Manfred Kohl; Professor Dr.-Ing. Alfred Ludwig; Professor Dr.-Ing. Stephan Wulfinghoff
Fachliche Zuordnung
Mikrosysteme
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424627294
Dies ist der Folgeantrag des gemeinsamen Projekts "Kooperative Formgedächtnisaktorsysteme für Nanomechanik und Nanophotonik". Während der ersten Förderperiode haben wir gezeigt, dass bidirektionale Aktorik oberhalb Raumtemperatur durch Joule-Erwärmung für TiNiHf-Schichten (Formgedächtnislegierungen, FGL) mit einer Dicke von bis zu 220 nm möglich ist. Trimorphe PMMA/TiNiHf/Si-Strukturen, die für bistabile Aktorik vorgesehen sind, konnten jedoch bisher nur durch gekoppelte Simulationen untersucht werden, wobei sich herausstellte, dass dicke PMMA-Polymerschichten erforderlich sind, was Probleme bei der Herstellung und der thermischen Aktorik mit sich bringt. Das aktuelle Projekt zielt daher auf (1) die Einführung und Untersuchung neuartiger Konzepte ohne Polymerschicht für bistabile FGL-Aktoren in und aus der Ebene, (2) die Untersuchung und numerische Beschreibung von Skalierungs- und Größeneffekten und (3) die Entwicklung kooperativer multistabiler Mikroaktoren in der Ebene und außerhalb der Ebene für Si-Mikromechanik- bzw. Si-Nanophotonik-Anwendungen ab. Bistabile FGL-Mikroaktoren werden auf der Grundlage gekoppelter vorgespannter FGL-Brücken-Mikroaktoren entwickelt. Ihre Funktionalität hängt von der mechanischen Spannung aus der thermischen Behandlung und der intrinsischen Spannung aus dem Dünnschichtwachstumsprozess ab. Ein rechnergestützter iterativer Entwurfsprozess soll dazu beitragen, robuste und energieeffiziente Aktorsystem-Designs mit hoher Präzision und Miniaturisierungspotenzial zu identifizieren (S. Wulfinghoff). Präzise kontrollierte Materialeigenschaften, einschließlich der Kontrolle von Schichtspannungen (A. Ludwig) werden mit modernsten Mikrosystemtechniken zur Ko-Integration von FGL/Si-Mikroaktoren mit mikromechanischen und/oder nanophotonischen Si-Wellenleiterstrukturen kombiniert (M. Kohl). Auf der Grundlage einer kombinierten experimentellen und simulationsbasierten Bewertung der multistabilen Mikroaktorsysteme werden unerwünschte Querempfindlichkeiten minimiert und Synergien verbessert.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
