Hochaktuelle Entwicklungen und Anwendungen wie Elektromobilität und „Internet der Dinge“ – die nicht nur technische, sondern auch ökologische Aspekte adressieren – sind ohne Sensoren nicht denkbar.
Uns gelang es, einen weltweit einzigartigen, druckbaren und ultradünnen Magnetfeldsensor ohne eine Winkelabhängigkeit zu entwickeln, wobei eine Vielzahl neuer Anwendungsgebiete erschlossen werden können.
Kernstück der innovativen Technologie bildet eine nm-genaue Abscheidung metallischer Multilagen in Kombination mit Drucktechnologien. Dadurch wird ermöglicht, konventionelle Bauelemente durch neuartige Sensoren zu ersetzen.
Technologie
Das Helmholtz Innovation Lab „FlexiSens“ konzentriert sich auf die Entwicklung und Anwendung eines flexiblen und druckbaren Magnetfelds Sensoren (Hall-Effekt und magnetoresistive Effekte). Wir haben neuartige Hochleistungs-Magnetfeldsensoren auf ultradünnen flexiblen Substraten entwickelt, die eine hohe mechanische Anpassungsfähigkeit besitzen. Flexible und gedruckte Sensoren können aufgrund ihrer extrem dünnen und unkonventionellen mechanischen Eigenschaften nicht nur auf verschiedene flache, sondern auch gekrümmte Objekte angewendet werden. Unsere Technologie ermöglicht neue Anwendungsfelder von Magnetfeldsensoren und die Realisierung gedruckter Magnetfeldsensoren.
Flexible Magnetfeldsensoren
- Flexible Sensoren sind auf polymeren Substraten (Dicke von 1 μm bis 100 μm)
- Sensoren können auf einem Fläche von bis zu 12 Zoll Wafer verarbeitet werden
- Kundenspezifischer Sensorlayout
- Sensoren mechanisch biegbar bis zu 1 mm Biegeradien
- Stabile elektrische Eigenschaften bei
mechanischen Verformungen
Gedruckte Magnetfeldsensoren
- Unterschiedliche starre und flexible Sensoren-Substrate (Papier, Keramik, Silizium, Textil, Polymere)
- Substratdicke ab 6 μm
- Einstellbare Sensorempfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern im Bereich von 0,5 mT bis 200 mT
- Sensorstabilität bei Temperaturen bis 90°C
- Sensoren mechanisch biegbar bis zu 1 mm Biegeradien
Fluidische Analytische Plattform
- Detektion von magnetischen, metallischen und/oder ionischen Objekten in der Flüssigkeiten, Gasen oder Feststoffen
- Sterile und berührungslose Messung im kontinuierlichem oder segmentiertem Fluss
- Kontaktlosen Messung von verschiedener Flüssigkeiten: Gemische mit Mikro- und Nanopartikel, Kraftstoffe, Emulsionen
- Ermittlung der Parametern: pH-Wert, ionische Stärke, Partikelkonzentration
Technology Offer
Das Helmholtz Innovation Lab „FlexiSens“ bietet folgende Technologieangebote:
- Flexible und druckbare Magnetfeldsensoren
- Magnetosensitives und magnetosensitives Pulver
- Großflächige optische Lithographie und Abscheidungen
- Strukturelle und magnetische Charakterisierung
- Kundenspezifischer Sensordesign
- Kooperation, Forschungs- und Validierungsprojekte
Team
© HZDR / A. Wirsig
© I. Moench
© J. Schuett
© R. Illing
© HZDR / A. Wirsig
© M. Grobosch
© T. Voitsekhivska
Anlagen
Beschichtungsanlage
- 3 Magnetron Sputtern Anlagen
- Abscheidung bei bis zu 950 degC
- Probengröße bis 300 mm Wafer
- Magnetische, oxidische Dünnschichten mit einer Dicke von 1 nm bis zu 1 µm
- Mono- und Multilagen – Schichtsysteme mit sub-nm Genauigkeit
Drahtbonder
- Wedge-wedge mit 17 µm Al Draht
- Ball-wedge mit 25 µm Gold Draht
- Transducer Frequenz bis zu 140 kHz
- Starre und flexible Probensubstrate
- manuelles und semi-automatisches Bondprozess mit Deformationskontroll
Mili-und Mikrofluidisches Setup
- Nicht invasive Tröpfchendetektion in kleinen Röhrchen (Durchmesser von 500 μm und kleiner)
- Überwachung der Tröpfchen, schnelles Screening verschiedener Substanzen
- Optische, magnetische und Impedanz Detektion von verschieden Analyte
Weitfeld-Konfokalmikroskop für die Oberflächenanalyse
- Senkrechte Messunsicherheit : 1-10 nm
- 3D Oberflächenmorphologie
Rasterelektronenmikroskop
- Auflösung <14 nm
- Proben bis zu 10 cm x 10 cm
Direct Laser Writer
- Bis zu 2 µm Auflösung
- 405 nm Laser
- Proben bis zu 25cm x 25cm