Untersuchung des Bucklingeffektes an mittels gesputtertem Wolfram vorgespannten Siliziummembranen für Mikroaktorikanwendungen
Conference: Mikrosystemtechnik 2013 - Von Bauelementen zu Systemen
10/14/2013 - 10/16/2013 at Aachen, Deutschland
Proceedings: Mikrosystemtechnik 2013
Pages: 4Language: germanTyp: PDF
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Authors:
Kirsch, C.; Feili, D.; Seidel, H. (Lehrstuhl für Mikromechanik, Mikrofluidik/Mikroaktorik, Universität des Saarlandes, 66123 Saarbrücken, Deutschland)
Schmid, U. (Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme, Technische Universität Wien, 1040 Wien, Österreich)
Balck, A.; Leester-Schädel, M.; Büttgenbach, S. (Institut für Mikrotechnik, Technische Universität Braunschweig, 38124 Braunschweig, Deutschland)
Abstract:
Gesputterte Dünnfilme haben im Allgemeinen die Eigenschaft, mechanische Spannungen auf das darunterliegende Substrat zu übertragen. Der speziell bei Wolfram auftretende sehr hohe intrinsische Schichtstress wird in dieser Arbeit in Form von Druckspannungen zur Erzeugung von vorgespannten Membranen genutzt, die vorteilhaft in späteren Mikroaktorikanwendungen eingesetzt werden können. Zum besseren Verständnis des dabei auftretenden sog. Buckling-Effektes wird ein theoretisches Näherungsmodell hergeleitet, welches anhand der geometrischen Dimensionen der Membran sowie der Dicke des Dünnfilms Aussagen über das Auslenkverhalten der Membran erlaubt. Dieses auf Energiebetrachtungen basierende Modell liefert für gegebene Geometrien einen wichtigen Parameter, die kritische Drucklast, deren Überschreitung erst den Buckling-Effekt ermöglicht. Der zum Umschalten zwischen den beiden Buckling-Zuständen erforderliche pneumatische Druck auf die Membranoberfläche wird ebenfalls anhand des theoretischen Modells hergeleitet und berechnet. Abschließend wird das Modell durch experimentelle Ergebnisse überprüft und bestätigt.