FU Berlin Digitale Dissertation
Viola Kirchner : Elektrochemische Mikrostrukturierung mit ultrakurzen Spannungspulsen Electrochemical Microstructuring with Ultrashort Voltage Pulses
|Zusammenfassung| |Inhaltsverzeichnis| |Ergänzende Angaben|

Zusammenfassung Kurzfassung Die Herstellung von Mikrostrukturen ist eine der heutigen Schlüsseltechnologien. Mikroelemente kommen in vielen Bereichen zum Einsatz - von elektronischen Bauteilen bis hin zu mikroskopisch kleinen Maschinen. In dieser Arbeit soll ein neues elektrochemisches Verfahren vorgestellt werden, mit dem sich Materialien im Mikrometerbereich dreidimensional bearbeiten lassen. Dazu werden elektrochemische Reaktionen durch Anwendung von Nanosekunden-kurzen Spannungspulsen räumlich scharf begrenzt.       Die Methode nutzt aus, daß die Ladezeit der Doppelschichtkapazitäten auf den Elektrodenoberflächen von der Entfernung zwischen zwei Elektroden im Elektrolyten abhängt. Während Spannungspulsen von wenigen Nanosekunden Dauer zwischen den Elektroden werden nur Bereiche merklich aufgeladen, die nicht weiter als wenige Mikrometer von der Gegenelektrode entfernt liegen. Da die Raten elektrochemischer Reaktionen exponentiell vom Spannungsabfall in der Doppelschicht abhängen, sind die Reaktionen scharf auf diese Bereiche beschränkt.       Bei dem hier vorgestellten Verfahren wird Material unter einer Werkzeugelektrode lokal geätzt oder lokal abgeschieden. Eine feine Elektrode kann während des Ätzens in die Oberfläche eines Werkstückes eingesenkt und dabei als Negativ abgeformt werden oder sogar wie ein Miniaturfräser eingesetzt werden. Auf diese Weise lassen sich dreidimensionale Mikrostrukturen mit einer Präzision besser als 1 mm und hohem Aspektverhältnis freilegen. Durch geeignete Werkzeuge können sogar Unterschneidungen und freistehende Elemente in einem Arbeitsschritt geätzt werden.       Die Mikrostrukturierung mit ultrakurzen Spannungspulsen wird an Kupfer, Silizium und Edelstahl demonstriert. Die Bearbeitung erfolgt ohne mechanische oder thermische Belastung, so daß das mikrokristalline Gefüge und die Materialeigenschaften unverändert bleiben. Zusätzlich zum lokalen Ätzen wird die lokale Abscheidung von Kupfer unter einer Werkzeugelektrode vorgestellt.

Inhaltsverzeichnis Die gesamte Dissertation können Sie als gezippten tar-File oder als zip-File laden. Durch Anklicken der Kapitelüberschriften können Sie das Kapitel in PDF-Format laden:   Titel und Inhalt   1 Einleitung   1   2 Die Idee   9   3 Experimentelles   23   3.1 Aufbau   25   3.2 Bipotentiostatische Regelung   26   3.3 Herstellung der Werkzeuge   29   3.4 Probenpräparation   32   3.5 Experimentelle Durchführung   34   4 Mikrostrukturierung von Kupfer   37   4.1 Experimentelle Bedingungen   37   4.2 Dreidimensional geätzte Mikrostrukturen   39   4.3 Lokale Kupferabscheidung   45     5 Mikrostrukturierung von Edelstahl   51   5.1 Elektrochemische Besonderheiten   52   5.1.1  Passivität und Passivschichten   53   5.1.2  Bedingungen für die Mikrostrukturierung   58   5.2 Mikrostrukturen   67   6 Mikrostrukturierung von Silizium   79   6.1 Besonderheiten der Elektrochemie von Silizium   80   6.1.1  Phasengrenze an Halbleiterelektroden   80   6.1.2  Anodisches Ätzen von Silizium   84   6.1.3  Bedingung für die elektrochemische Mikrostrukturierung   89   6.2 Mikrostrukturen   91   7 Quantitative Untersuchungen   97   7.1 Eindimensionale Simulation   98   7.2 Zweidimensionale Simulation   104   7.3 Experimente zur Ortsauflösung   108   7.4 Wie gut kann die Methode werden?   118   8 Vergleich mit anderen Methoden   121   9 Zusammenfassung   127   Literaturverzeichnis   131

Ergänzende Angaben:
Online-Adresse:	http://www.diss.fu-berlin.de/2002/7/index.html
Sprache:	Deutsch
Keywords:	Micromachining, Microstructuring, Electrochemistry, Voltage Pulses, Stainless Steel, Silicon
DNB-Sachgruppe:	30 Chemie
Datum der Disputation:	18-Dec-2001
Entstanden am:	Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Freie Universität Berlin
Erster Gutachter:	Prof. Dr. Gerhard Ertl
Zweiter Gutachter:	Prof. Dr. Helmut Baumgärtel
Kontakt (Verfasser):	kirchner@fhi-berlin.mpg.de
Kontakt (Betreuer):	ertl@fhi-berlin.mpg.de
Abgabedatum:	14-Jan-2002
Freigabedatum:	16-Jan-2002

 

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