Elektrokeramische mikroelektromechanische Schaltelemente (MEMS) für die Hochfrequenztechnik

• Antragsteller: Dr.-Ing. Ulrich Böttger; Professor Dr. Norbert Klein
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5412985

Im Rahmen dieser Forschungsinitiative sollen neuartige mikroelektromechanische Schalter (MEMS) und steuerbare Kapazitäten auf der Basis piezoelektrischer Aktorik sowie thermischer Aktorik in metallodielektrischen Multilagen oder an strukturellen Phasenübergängen für Anwendungen in der Höchstfrequenztechnik entwickelt und untersucht werden. Bei den MEMS mit piezoelektrischer Aktorik geht es um die Adaption bestehender Prozesse auf mikrowellentaugliche Substrate sowie um die Entwicklung mikrowellentauglicher Schalter- und Varaktordesigns. Neben den piezoelektrisch gesteuerten Mikroschaltern sollen rein thermisch angetriebene MEMS auf der Basis von Metall-Metalloxid Multilagen entwickelt und untersucht werden. Diese Variante ist insbesondere im Hinblick auf extrem geringe Mikrowellendissipation durch die ausschließliche Verwendung extrem verlustarmer Materialien von Bedeutung. Der Nachteil der relativ langsamen Schaltzeiten im Bereich von Millisekunden soll durch die Realisierung von nur wenigen Mikrometer großen Strukturen überwunden werden. Bistabile Schalter lassen sich dabei pinzipiell durch mechanisch verschränkte Cantilever mit entgegengesetzter mechanische Verbiegung im Ruhezustand realisieren. Neben der linearen thermischen Ausdehnung als Aktormechanismus sollen strukturelle Phasenübergänge in Perovskit-Dünnschichten auf ihre Eignung als Komponente eines mechanischen Bimaterialschalters untersucht werden. Das Projekt beinhaltet die Entwicklung und Optimierung der notwendigen Mikrofabrikationstechnologien, Designs von höchstfrequenztauglichen Mikromechanik-Bauelementen und deren Implementierung in einfache Höchstfrequenz-Testschaltungen sowie alle relevanten Untersuchungen der Schalt- und Höchstfrequenzeigenschaften.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1157: Integrierte elektrokeramische Funktionsstrukturen