Förster, Christian
[VerfasserIn]
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Ambacher, Oliver
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft];
Hein, Matthias
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft];
Eickhoff, Martin
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft]
Mikro- und nanoelektromechanische Resonatoren für die Sensorik
Beschreibung:
Das Hauptziel der vorliegenden Dissertation war die Realisierung von unter normalen Umgebungsbedingungen arbeitenden Mikro- und Nanoresonatoren für die Sensorik. Das angestrebte Anwendungsgebiet ist die Viskositätsmessung, eine Temperaturmessung und selektive Sensoren für die Bio-Medizin. Hoch sensitive Sensorsysteme erfordern die Entwicklung und Optimierung einer Technologie für die Herstellung SiC-basierender mikro- und nanoelektromechanischer Resonatoren möglichst kleiner Masse. Der theoretische Anteil dieser Arbeit befasst sich mit der Resonatortheorie, dem Resonatordesign und dem Einfluss unterschiedlich verspannter Epitaxieschichten auf die zu erzielenden Resonanzfrequenzen. Die technologische Herausforderung bestand in der Entwicklung eines Epitaxieprozesses für gering verspanntes 3C-SiC und die Optimierung der Schichteigenschaften hinsichtlich der Anwendung als MEMS- und NEMS-Resonatoren. Des weiteren musste eine geeignete Strukturierungstechnik für das chemisch sehr stabile Material SiC mit der entsprechenden Ätzcharakteristik entwickelt werden. Diese Optimierung erfolgte bezüglich anisotroper und isotroper Ätzprofile sowie der Selektivität zwischen Silizium und Siliziumkarbid. Hierzu wurden drei unterschiedliche Plasmatechnologien charakterisiert und ihrer Anwendbarkeit für Mikro- und Nanostrukturen diskutiert. Die experimentelle Bestimmung der Resonanzfrequenzen und Resonatorgüten unter normalen Messbedingungen erfolgt mit einer Impulsmessmethode. Die unter Luft charakterisierten Resonatoren erzielen Resonanzfrequenzen bis 2 MHz und Resonatorgüten bis 350. Die Güte wird hauptsächlich durch die viskose Dämpfung der Luft bestimmt.