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DS: Fachverband Dünne Schichten

DS 25: Application of Thin Films

DS 25.2: Vortrag

Mittwoch, 24. März 2010, 16:15–16:30, H8

AlN-basierte Mikrogeneratoren — •Oliver Bludau, Claus-Christian Röhlig, Lutz Kirste, Ram Ekwal Sah, Rachid Driad, Vadim Lebedev, Volker Cimalla, Christoph Nebel und Oliver Ambacher — Fraunhofer Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, Freiburg

Auf Basis mikromechanischer Resonatorstrukturen (Cantilever) wurden Mikrogeneratoren entwickelt, mit denen im menschlichen Körper vorhandene mechanische Energie (Vibrationen) in elektrische Energie umgesetzt werden kann. Diese Mikrogeneratoren sollen in der Lage sein, implantierte Sensorsysteme mit Energie zu versorgen. Für die Energiewandlung wurden piezoaktive (c-Achsen orientierte) Aluminiumnitrid (AlN)-Dünnschichten (d = 200 nm) in einem RF-Magnetron Sputterprozess abgeschieden und mittels Röntgen-Diffraktometrie charakterisiert. Der piezoelektrische Modul (d₃₃) der Schichten wurde mit Piezoelektrischer Kraftmikroskopie und Laser-Doppler Vibrometrie gemessen. Die Cantilever wurden extern angeregt und die durch die Dehnung der AlN-Schicht generierte Piezospannung mit einem Oszilloskop gemessen. Zudem erfolgte eine Untersuchung der Resonanzfrequenzen und der Gütefaktoren der Strukturen. Aufgrund der hohen piezoelektrischen Konstanten (e₃₃ = 1,5 C/m²), der chemischen Stabilität in wässrigen Lösungen sowie der vorhandenen Biokompatibilität, ist eine Wandlung der im menschlichen Körper vorhandenen mechanischen Energie in elektrische Energie zum Betrieb implantierter Sensoren mit einigen Mikrowatt möglich.