Einsatz von nanokristallinem Aluminiumnitrid (AlN) in mikrosystemtechnischen Aktorkonzepten

Inhalt:
In diesem Beitrag wird der Einsatz von nanokristallinem Aluminiumnitrid (AlN) als ein Material für thermomechanische Aktoren untersucht. Dazu werden Teststrukturen zur Bestimmung der thermischen und mechanischen Eigenschaften vorgestellt. Es wird gezeigt, dass sich ein Schichtsystem aus AlN-Membranen und Heizwiderständen aus Platin dazu eignet, hohe Temperaturen (> 400 °C) zu erreichen. Ein Vorteil der nur 500 nm dicken AlN-Membranen ist die geringe Wärmekapazität, welche ein dynamisches thermischen Verhalten ermöglichen. Durch eine lokale Erwärmung kann ein Temperaturgradient erzeugt werden, was zu einer Membranauslenkung durch mechanische Spannungen führt. Die gezeigten thermischen und mechanischen Eigenschaften machen AlN zu einem interessanten Werkstoff für thermomechanische Mikroaktoren. In diesem Beitrag wird ein Design für "out-of-plane" Aktoren vorgestellt. Dazu werden analytische und numerische Ansätze zur Beschreibung der Aktoren präsentiert.