1 Ãberblick über die Sensorik
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Seite 83<br />
164 4.1 Resistive Kraft- und Drucksensoren 4.1.4 Keramische Dehnungsmeßstreifen 165<br />
Tab. 4.1.3-2<br />
Vergleich der Leistungsdaten von Drucksensoren mit Dehnungsmeßstreifen aus<br />
mono- und polykristallinem Silizium bei gleicher DMS-Maske und Montagetechnik<br />
(nach [4.12])<br />
4.1.4 Keramische Dehnungsmeßstreifen<br />
Im Prinzip können für <strong>die</strong> Herstellung von Dehnungsmeßstreifen auch gut leitfähige keramische<br />
Werkstoffe (Band 1, Abschnitt 4.1.2) eingesetzt werden, obwohl über deren<br />
piezoresistive Eigenschaften bisher relativ wenig bekannt ist. Die Herstellung dünner<br />
Schichten kann durch Synthese der keramischen Verbindung über reaktive Sputterverfahren<br />
(Band 2, Abschnitt 8.2.3) erfolgen. Bild 4.1.4-1 zeigt experimentell bestimmte Ergebnisse<br />
für <strong>die</strong> keramischen Werkstoffe Titannitrid (TiN) und Titanoxinitrid (TiO x N y ).<br />
Ein grundsätzliches Problem bei der Synthese der Keramiken über reaktive Sputterverfahren<br />
ist <strong>die</strong> Einhaltung vorgegebener stöchiometrischer Verhältnisse der beteiligten<br />
Reaktionspartner. Während bei Halbleiterwerkstoffen hochgenaue Dosierungsverfahren<br />
wie <strong>die</strong> Ionenimplantation zur Verfügung stehen, erfolgt bei reaktiven Sputterverfahren<br />
<strong>die</strong> Kontrolle der Stöchiometrie über <strong>die</strong> Regelung kleiner Gasdrücke und der<br />
Strömungsverhältnisse am Ort der Reaktion.<br />
Weiterhin störend ist bei Titankeramiken <strong>die</strong> hohe Affinität gegenüber Verbindungen<br />
mit Sauerstoff: Durch unkontrollierte Sauerstoffaufnahme während des Sputterprozesses<br />
und bei der späteren Anwendung (insbesondere bei hohen Temperaturen) ist eine<br />
Änderung der Eigenschaften möglich. Deshalb ist eine sehr sorgfältige Kontrolle der<br />
Herstellungsparameter und eine hermetisch dichte Passivierung gegenüber dem Eindringen<br />
von Luftsauerstoff erforderlich. Möglicherweise liefern in der Zukunft andere<br />
keramische Verbindungen und Herstellungsverfahren hierfür bessere Randbedingungen.<br />
Bild 4.1.4-1<br />
spezifischer Widerstand, Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes<br />
und longitudinaler k-Faktor in Abhängigkeit von der Zusammensetzung (aufgetragen<br />
über dem Anteil der reagierenden Gaskomponente beim reaktiven Sputtern, nach<br />
[4.13])<br />
a) Titannitrid TiN (fast metallisch leitfähig)<br />
b) Titanoxinitrid TiO x N y (Mischung von TiN mit dem halbleitenden TiO 2 )
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