Erforschung der großflächigen Herstellung von GMR- Sensoren auf Polymer-Oberflächen (PLuG)
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- Anna Hofmeister
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1 Erforschung der großflächigen Herstellung von GMR- Sensoren auf Polymer-Oberflächen (PLuG) Dr. Michael Melzer Leibniz Institut für Festkörper und Werkstoffforschung Dresden (IFW), Dresden Dr. Matthias Fahland Fraunhofer Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP), Dresden
2 Stand der Technik: Sensoren für Magnetfelder Sensortyp Prinzip Bemerkung zur Anwendung Hall- Sensoren Ablenkung von Elektronen bei Stromfluss durch die Lorentzkraft Etablierter Stand der Technik AMR-Sensoren GMR-Sensoren TMR-Sensoren Anisotrope Elektronenstreuung in ferromagnetischen Materialien Spinabhängige Elektronenstreuung an Grenzflächen Tunnelwiderstand zwischen ferromagnetischen Schichten Etablierter Stand der Technik Wesentlich empfindlicher als AMR und Hall, Anwendung in Sensoren Festplatten, MRAM page 2
3 Stand der Technik: Sensoren für Magnetfelder Sensortyp Prinzip Bemerkung zur Anwendung Hall- Sensoren Ablenkung von Elektronen bei Stromfluss durch die Lorentzkraft Etablierter Stand der Technik AMR-Sensoren GMR-Sensoren TMR-Sensoren Anisotrope Elektronenstreuung in ferromagnetischen Materialien Spinabhängige Elektronenstreuung an Grenzflächen Tunnelwiderstand zwischen ferromagnetischen Schichten Etablierter Stand der Technik Wesentlich empfindlicher als AMR und Hall, Anwendung in Sensoren Festplatten, MRAM page 3
4 Motivation und Ziel des Projektes Ausgangspunkt: GMR Sensoren gibt es bereits. Herstellung meist auf Wafern Beschichtungsflächen begrenzt Problemstellung: Effiziente Herstellung von GMR-Schichtsystemen Bewältigung der Herausforderung von Kunststoffsubstraten Abscheidung auf großen Flächen Projektziel: Das Ziel des Projektes ist die Erforschung und Bereitstellung einer Technologie zur großflächigen Abscheidung von GMR-Multilagen auf Kunststoffsubstraten und deren Weiterverarbeitung zu Druckpasten Effekt für die Industrie: Erweiterung der Anwendungsbreite durch flexible Träger durch eine große Vielfalt von Sensorformen page 4
5 Ablauf des Projektes PLuG Gemeinsames Forschungsprojekt des IFW Dresden und des FEP Dresden Projektzeitraum Interessierte Firmen erhalten ein Angebot für die folgenden Leistungen: Übermittlung des gesamten technologischen Inhalts aus dem Basisprogramm in Telefonkonferenzen und Projektberichten im 3- Monats- Rhythmus, Bereitstellung von Probenmaterial für die eigene Anwendungsentwicklung in der letzten Projektphase, Besuchsrecht in den projektausführenden Einrichtungen, Abschlussmeeting in Dresden, Auf Wunsch des Auftraggebers kann ein individuelles Programm vereinbart werden, was über den Inhalt des Basisprogramms hinausgeht, separat verhandelt wird und unabhängig von den anderen Beteiligungspartnern durchgeführt wird. page 5
6 Schematische Darstellung der geplanten Anwendungspfade Großflächige Herstellung von GMR-Multilagen Herstellung großflächiger Sensoren durch Strukturierung Ablösung der GMR-Schichten von ihrer Kunststoffunterlage Verarbeitung in eine Drucktinte Drucken von Sensoren page 6
7 Aufgaben der beteiligten Forschungsinstitute Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden: Forschung zu Prozessbedingungen bei der Abscheidung von GMR- Schichten Messung und Beurteilung der Ergebnisse Untersuchungen zur Weiterverarbeitung durch Strukturierung und zur Erarbeitung in Drucktinten Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP), Dresden: Großflächige dynamische Abscheidung Rolle-zu-Rolle-Beschichtung Einsatz und effektive Nutzung von Rohrmagnetrons für die Abscheidung von GMR- Schichten Ableitung von Erkenntnissen für eine Überführung in den industriellen Maßstab. page 7
8 Vorwissen und Aufgabenstellung IFW Dresden Vorarbeiten IFW Dresden: Herstellung von GMR- Sensoren im Labormaßstab Demonstration von verschiedenen Anwendungen Zahlreiche Paper zum Thema in Fachzeitschriften Aufgaben IFW Dresden: Flankierende Untersuchungen zur Aufskalierung, einschl. Inbetriebnahme einer neuen Beschichtungseinrichtung Weiterentwicklung von Strukturierung und Tintenherstellung im Labormaßstab Demonstration Anwendungsmöglichkeiten Schichtanalytik page 8
9 Vorwissen und Aufgabenstellung Fraunhofer FEP Vorarbeiten Fraunhofer FEP: Untersuchungen zur Wirkung von Plasmaparametern in gepulsten Plasmen Erzeugung einer hohen Plasmadichte am Substrat Übertragung von Plasmaprozessen auf Rolle-zu-Rolle-Anlagen Aufgaben Fraunhofer FEP: Aufskalierung der Herstellung von GMR- Multilayerschichten auf Polyimid- Substraten Starke Orientierung auf Rolle-zu-Rolle- Prozesse page 9
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