Nanomembran-basierte Mikrotechnologien: Von flexibler Elektronik zur flexiblen Mikro-Elektrobotik

Nanomembranen sind dünn, flexibel, transferierbar und lassen sich in komplexe drei-dimensional geformte Mikrostrukturen überführen. In diesem Vortrag werden einerseits großflächige flexible mikroelektronische Systeme betrachtet und andererseits ultra-kompakte aufgefaltete oder aufgerollte mikromechanische und mikroelektronische Komponenten diskutiert.

Die mechanischen Eigenschaften von Nanomembranen werden ausgenutzt, um eine voll-integrierte Elektronik mit Sensorelementen auf extrem dehnbaren, ultra-leichten, flexiblen und fügsamen Substraten zu realisieren. Die Elektronik besitzt Transistoren, passive Bauelemente, Verstärker, Schieberegister und magnetoresistive Sensor-Anordnungen, die erstmals durch eine monolithische und größenskalierbare Architektur miteinander verknüpft werden. Der rasante technologische Fortschritt in dieser Disziplin lässt hoffen, dass eine elektronische tragbare Haut mit einer Fülle von Funktionalitäten für humanoide Roboter und Menschen in näherer Zukunft zur Verfügung steht.

Setzt man mikroelektronische Nanomembranen bei der Abscheidung auf eine Substratoberfläche unter geeignete Verspannung, so falten oder rollen sich die Nanomembranen bei einer kontrollierten Ablösung zu sogenannten Mikro-Origamistrukturen auf. Da die Nanomembranen vor dem Ablösen durch etablierte Mikrostrukturierungsprozesse nahezu beliebig mit elektronischen Funktionen ausgestattet werden können, entsteht nach dem Auffalten oder Aufrollen eine einzigartige hochkomplexe aber auch extrem kompakte drei-dimensionale Mikroelektronik. Durch dieses Verfahren gelingt es eine Vielzahl neuer oder verbesserter Anwendungen ins Visier zu nehmen. Dies reichen von neuartigen optischen Resonatoren, Vektorfeld-Sensoren sowie vollintegrierbaren 3D Mikrospulen und Mikrotransformatoren bis zu den weltweit kleinsten Mikro-Elektrobotern mit eigenem Antrieb.