Untersuchung eines Messverfahrens der mechanischen Eigenschaften dünner Schichten auf der Grundlage von SPM und MEMS

• Antragsteller: Dr. Uwe Brand, seit 4/2010
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 29980283

Es wird ein Messverfahren für die mechanischen Eigenschaften dünner Schichten auf der Grundlage des Prinzips des Mikro- Zugversuchs erforscht. Der Messgegenstand sind dabei freistehende Einfach- und Multischichten, ein MEMS-Aktuator (MEMS = mikroelektromechanisches System) bewirkt die Kraftaufbringung, und Dehnung im Mikro-/Nanobereich (micro/nanostrain) wird mit einem Rastersondenmikroskop (SPM) in Echtzeit und in-situ gemessen. Mit Hilfe einer hochaufgelösten, hochgenauen Messung der Mikrospannung und der Mikroformänderung lassen sich mit diesem Verfahren die messbare Auflösung und die Genauigkeit der mechanischen Eigenschaften von Schichtwerkstoffen erheblich steigern. Gleichzeitig kann man mit den Daten der Beziehung zwischen der axialen Mikrozugspannung und der Dehnung des Werkstoffs, die man mit diesem Verfahren erhält, andere Messverfahren für mechanische Eigenschaften dünner Schichten, insbesondere die gegenwärtig in großem Umfang eingesetzten kommerziellen Nanoindentoren/Härtemessgeräte, laserakustische Messgeräte usw. kalibrieren, spezifizieren und weiterentwickeln. Es ist zu erwarten, dass die Realisierung dieses Projekts einen fruchtbaren Anstoß für die Verbesserung der Qualitätskontrolle dünner Schichten und für die weitere Erhöhung des Niveaus des Designs und der Herstellung von MEMS und anderen Mikrosystemteilen liefern wird. Der Vorschlag ist eine typische interdisziplinäre Forschung, weil er Rastersondenmikroskopie, MEMS, Nanotechnologie, Fertigungsmesstechnik, Festkörpermechanik, Dünnschichtphysik und Werkstoffwissenschaften miteinander verbindet. Es wird eindeutig erwartet, dass der Vorschlag eine zuverlässige Grundlage für die Messung der mechanischen Eigenschaften von dünnen Schichten schafft, die für die Weiterentwicklung der Mikrosystemtechnik entscheidend ist. Außer der industriellen Bedeutung wird die vorgeschlagene Forschung auch erhebliche physikalische Einsicht in die Prozesse, die während des Nanozugversuchs ablaufen, liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Konrad Herrmann, bis 3/2010