Zukunftstechnologien der Mikroelektronik, Bio- und Nanotechnologie, Medizintechnik sowie Quantentechnologien und Einzelatom-Prozessverfahren erfordern zwingend den Einsatz von Rastersondenmikroskopieverfahren (engl. Scanning Probe Microscopy, SPM). Rastersonden sind mikromechanisch Kragbalken (engl. micro cantilever) die zur Charakterisierung und Manipulation unterschiedlichster Materialoberflächen, im Extremfall auf atomarer Ebene, eingesetzt werden. Die CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH hat sich gemeinsam mit der Firma nano analytik, der TU Ilmenau sowie weiteren assoziierten Industriepartnern das Ziel gesetzt, einen kosteneffizienten Herstellungsprozess für Diamantspitzen zu entwickeln. Diese werden mit der aktiven Mikrocantilever-Technologie (integrierte piezoresistive Auslese und elektro-thermo-mechanischer Aktuation) kombiniert. Das Projekt beinhaltet zudem die Entwicklung eines Montageprozesses für das Fügen der beiden Komponenten „Aktiver Mikrocantilever“ und „Diamantspitze in einer Pilotfertigung.
Die besonderen Materialeigenschaften von Diamant lässt die Einstellung verschiedener Eigenschaften der Diamantspitzen zu: Beispielsweise kann einerseits aufgrund der hohen Härte eine formstabile Hohlspitze geschaffen werden, die zudem mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit ausgestattet werden kann. Andererseits kann durch das Einbringen von Stickstoff-Fehlstellenzentren (“NV-Zentren”) und die Implementierung von optischen Komponenten zur Anregung dieser Farbzentren und der Auslese der Fluoreszenzantwort dieser ein magnetfeldsensitiver Sensor geschaffen.
Der vom CiS Forschungsinstitut abgedeckte Aufgabenbereich beschäftigt sich mit der Entwicklung eines pilotproduktionstauglichen Prozesses für die hochgenaue Montage von Diamantspitzen auf aktiven Mikrocantilevern, der Simulation und Optimierung der optischen Komponenten, der Herstellung von Si-Abformkörpern zur kosteneffizienten Herstellung von Diamant-Spitzen basierend auf einem MEMS-Prozess und der Fertigung eines Cantilever mit Fotodiode.
Das KMU-innovativ-Verbundprojekt „Aktive Rastersonden auf Diamantbasis für die QUANTEN Metrologie und Nanofabriktion (DiaTip) – Teilvorhaben Entwicklung hybrider Aufbauverfahren“ wird im Rahmen des Förderprogramms „KMU-innovativ“ durch das BMBF unterstützt.
FKZ: 13N16579
