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Entwicklung piezoelektrisch adaptiver Aluminiumnitrid/Diamant-Linsen für mikrooptische Systeme

 
: Knöbber, Fabian Andreas
: Ambacher, Oliver; Wallrabe, Ulrike

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-4915738 (22 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: ee5e348f999eb0f17917a6144ade6e5d
Erstellt am: 28.4.2018


Freiburg/Brsg., 2018, XIV, 171 S.
Freiburg/Brsg., Univ., Diss., 2018
Deutsch
Dissertation, Elektronische Publikation
Fraunhofer IAF ()

Abstract
Die vorliegende Arbeit ist eine materialwissenschaftliche Abhandlung im Forschungsbereich der Mikrooptik. Es wird darin die Realisierung einer adaptiven Mikrolinse in Dünnschichttechnologie analysiert und durch die Charakterisierung daraus entwickelter Demonstratoren erfolgreich umgesetzt. Bisher bekannte adaptive Mikrolinsen weisen eine Reihe unterschiedlicher Limitierungen auf, die den jeweils zugrunde liegenden Herstellungstechnologien und Funktionsmechanismen geschuldet sind. In den meisten Fällen hemmen eine aufwendige Peripherie zur Ansteuerung der Linse sowie eine lange Ansprechzeit eine kommerzielle Verbreitung dieser optischen Linsen.
In der vorliegenden Arbeit sollen diese Beschränkungen vermieden werden, indem das von Biegebalken bekannte Prinzip des Unimorph zum Bau einer piezoelektrisch adaptiven Mikrolinse verwendet wird. Durch die Wahl der Funktionsweise und aufgrund der Notwendigkeit der optischen Transparenz ist die Materialauswahl für die Linse stark eingeschränkt. Für den piezoelektrischen Aktor wird Aluminiumnitrid (AlN) aufgrund einer einfachen Herstellungstechnologie sowie hoher Kompatibilität zu anderen Materialien verwendet. Als Material der elastischen Gegenschicht kommt Diamant aufgrund seines außerordentlich hohen Elastizitätsmoduls zum Einsatz, der somit der Gesamtstruktur eine große Stabilität verleiht.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt dabei auf der Charakterisierung der mechanischen, optischen, strukturellen, und im Fall von AlN auch der piezoelektrischen Eigenschaften der Dünnschichten und daraus entwickelter Mehrlagen. Die Optimierung der Schichteigenschaften wird im Hinblick auf Mehrlagensysteme durchgeführt, aus denen anschließend die adaptiven Mikrolinsen aufgebaut werden. Ein besonderes Augenmerk wird dabei auf die Eigenschaften der Heterostruktur aus AlN und Diamant gelegt, da diese als Unimorph für die Funktionalität der Linse verantwortlich ist. Abschließend werden piezoelektrisch adaptive Membranlinsen hergestellt und charakterisiert. Die Leistungsfähigkeit dieser neuen Art optischer Linsen wird anhand der Grundfunktionen Scannen und Fokussieren erfolgreich demonstriert.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-491573.html