Herstellung von Komponenten für Mikrobolometer auf der Basis von Polymerkompositen

Abstract:
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von leitfähigen Polymerkompositen als Widerstände für Infrarot- Mikrobolometer-Arrays. Als leitfähiger Füllstoff wird der Halbleiter Tellur verwendet, welcher durch eine verhältnismäßig einfache chemische Reduktion zu Tellurnadeln synthetisiert wird. Das bevorzugte Wachstum des Tellurs entlang einer Kristallachse ermöglicht es, Tellurnadeln mit großem Aspektverhältnis herzustellen. Die Perkolationsschwelle von Tellur mit einem Aspektverhältnis von 20 im Matrixpolymer Poly(vinylpyrrolidon) liegt zwischen (30...40) %. Bei einem Füllgrad von 40 % verfügt das Polymerkomposit über einen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes von -1,6 %/K. Die spezielle Nutzung für Bolometer erfordert, dass die sensitiven Schichten wegen der geforderten thermischen Isolation als freitragende dünne Schichten ausgeführt werden müssen. Die Herstellung solcher freitragender Schichten erfolgt mittels Opferschichttechnologien. Für die Strukturierung der einzelnen Pixelelemente eignen sich sowohl fotolithographische Methoden als auch Stempeltechniken. Diese Technologien zeichnen sich dadurch aus, dass sie hochparallele und kostengünstige Herstellungsverfahren ermöglichen. In dieser Weise besitzen die untersuchten Polymerkomposite ein großes Potenzial, traditionelle Materialien in der Halbleitertechnologie (amorphes Silizium, Vanadiumoxid) abzulösen, um preiswerte Mikrobolometer-Arrays mit allerdings geringeren Genauigkeitsanforderungen zu schaffen.