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Untersuchung und Charakterisierung des Syntheseprozesses von Nanodrahtarrays aus Nickeleisen mit unterschiedlichen Array-Geometrien

Kunz, Stefan (2015):
Untersuchung und Charakterisierung des Syntheseprozesses von Nanodrahtarrays aus Nickeleisen mit unterschiedlichen Array-Geometrien.
TU Darmstadt, Institut EMK / FG M+EMS, [Bachelor Thesis]

Abstract

Diese Bachelorarbeit beschreibt die Untersuchung des Syntheseprozesses von Nanodrahtarrays aus Nickel-Eisen-Legierungen mit unterschiedlichen Array-Geometrien. Die Nanodrahtarrays sollen in einem Substrat integriert hergestellt werden. Bisher konnten Nickel-Eisen-Nanodrähte nicht integriert hergestellt werden. Die Integration im Substrat ist jedoch für die folgenden Anwendungen essentiell. Für die Anwendung in Inertialsensoren sind Arraygrößen mit Kantenlängen von 50 µm bis 300µm interessant. Arraygrößen von (500 µm)² finden in der Forschung von Feldemittern ihren Einsatz. Nickel-Eisen als neues Synthesematerial ist aufgrund seiner hohen Permeabilität für die Anwendungsbereiche förderlich. Aus der Literaturrecherche stellen sich zwei relevante Verfahren heraus. Dies ist zum einen die Synthese von Nickel-Eisen-Nanodrähten in einem Templat. Zum anderen die Synthese in einem Substrat integriert, welches vom Institut EMK entwickelt wurde. Dieses Verfahren wurde jedoch noch nicht auf Nickel-Eisen angewendet. Parameter beider Verfahren werden in dieser Bachelorarbeit miteinander kombiniert und auf die in situ Synthese von Nickel-Eisen übertragen. Im Vordergrund der Untersuchungen steht die Homogenität der Arrayflächen und Gesamtflächen. Weiterhin soll innerhalb der Versuche die Abscheidegeschwindigkeit ermittelt werden. Zu diesem Zweck werden die Arrayflächen, Gesamtflächen und Abscheidepulsfolgen variiert. Aus den Untersuchungen resultieren folgende Ergebnisse. Nickel-Eisen-Nanodrähte konnten auf einem Substrat integriert erfolgreich hergestellt werden. Die Variation der Arrayflächen führte zu der Erkenntnis, dass große Arrayflächen über (100µm)² eine Randüberhöhung des Sockels aufweisen. Kleine Arrayflächen unter (100µm)² führen für lange Abscheidezeiten zu einem Auslaufen des Elektrolyten. Durch die Analyse der Stromverläufe kann bestätigt werden, dass die Arraygrößen Einfluss auf die Abscheidegeschwindigkeit nehmen. Tendenziell weisen größere Arrayflächen einen niedrigeren Strom und eine niedrigere Abscheidegeschwindigkeit als kleinere Arrayflächen auf. Größere Gesamtflächen führten bei den durchgeführten Versuchen auch zu längeren Abscheidezeiten, als kleinere Gesamtflächen bei sonst gleichen Abscheideparametern. Ein Einfluss der Abscheidepulsfolge auf die Abscheidegeschwindigkeit oder die Homogenität der Arrayflächen und Gesamtflächen konnte nicht festgestellt werden. Für die Homogenität der Gesamtflächen konnten im Gegensatz zu den bisherigen Forschungen des Instituts EMK mit dem Material Nickel keine hohen Homogenitäten erreicht werden. Die vorliegende Arbeit zeigt die grundlegende Eignung von Nickel-Eisen als Material zur integrierten Synthese von Nanodrahtarrays. Die Ursachen für die geringe Homogenität werden im Ausblick diskutiert und bedürfen einer weiteren Analyse.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2015
Creators: Kunz, Stefan
Title: Untersuchung und Charakterisierung des Syntheseprozesses von Nanodrahtarrays aus Nickeleisen mit unterschiedlichen Array-Geometrien
Language: German
Abstract:

Diese Bachelorarbeit beschreibt die Untersuchung des Syntheseprozesses von Nanodrahtarrays aus Nickel-Eisen-Legierungen mit unterschiedlichen Array-Geometrien. Die Nanodrahtarrays sollen in einem Substrat integriert hergestellt werden. Bisher konnten Nickel-Eisen-Nanodrähte nicht integriert hergestellt werden. Die Integration im Substrat ist jedoch für die folgenden Anwendungen essentiell. Für die Anwendung in Inertialsensoren sind Arraygrößen mit Kantenlängen von 50 µm bis 300µm interessant. Arraygrößen von (500 µm)² finden in der Forschung von Feldemittern ihren Einsatz. Nickel-Eisen als neues Synthesematerial ist aufgrund seiner hohen Permeabilität für die Anwendungsbereiche förderlich. Aus der Literaturrecherche stellen sich zwei relevante Verfahren heraus. Dies ist zum einen die Synthese von Nickel-Eisen-Nanodrähten in einem Templat. Zum anderen die Synthese in einem Substrat integriert, welches vom Institut EMK entwickelt wurde. Dieses Verfahren wurde jedoch noch nicht auf Nickel-Eisen angewendet. Parameter beider Verfahren werden in dieser Bachelorarbeit miteinander kombiniert und auf die in situ Synthese von Nickel-Eisen übertragen. Im Vordergrund der Untersuchungen steht die Homogenität der Arrayflächen und Gesamtflächen. Weiterhin soll innerhalb der Versuche die Abscheidegeschwindigkeit ermittelt werden. Zu diesem Zweck werden die Arrayflächen, Gesamtflächen und Abscheidepulsfolgen variiert. Aus den Untersuchungen resultieren folgende Ergebnisse. Nickel-Eisen-Nanodrähte konnten auf einem Substrat integriert erfolgreich hergestellt werden. Die Variation der Arrayflächen führte zu der Erkenntnis, dass große Arrayflächen über (100µm)² eine Randüberhöhung des Sockels aufweisen. Kleine Arrayflächen unter (100µm)² führen für lange Abscheidezeiten zu einem Auslaufen des Elektrolyten. Durch die Analyse der Stromverläufe kann bestätigt werden, dass die Arraygrößen Einfluss auf die Abscheidegeschwindigkeit nehmen. Tendenziell weisen größere Arrayflächen einen niedrigeren Strom und eine niedrigere Abscheidegeschwindigkeit als kleinere Arrayflächen auf. Größere Gesamtflächen führten bei den durchgeführten Versuchen auch zu längeren Abscheidezeiten, als kleinere Gesamtflächen bei sonst gleichen Abscheideparametern. Ein Einfluss der Abscheidepulsfolge auf die Abscheidegeschwindigkeit oder die Homogenität der Arrayflächen und Gesamtflächen konnte nicht festgestellt werden. Für die Homogenität der Gesamtflächen konnten im Gegensatz zu den bisherigen Forschungen des Instituts EMK mit dem Material Nickel keine hohen Homogenitäten erreicht werden. Die vorliegende Arbeit zeigt die grundlegende Eignung von Nickel-Eisen als Material zur integrierten Synthese von Nanodrahtarrays. Die Ursachen für die geringe Homogenität werden im Ausblick diskutiert und bedürfen einer weiteren Analyse.

Uncontrolled Keywords: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen Mikroelektromechanische Systeme, MEMS Prozessparameter Mikro-Nano-Integration Nanodraht
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Date Deposited: 22 Jun 2015 08:33
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv Institut EMK. Anfrage über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB 1881

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 24-09-2014

Ende Datum: 23-02-2015

Identification Number: 17/24 EMKB1881
Referees: Schlaak, Prof Helmut F.
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