Integration von Nanodrahtarrays in Mikrosysteme für die Gasflusssensorik

Nanodrähte sind durch ihr großes Oberflächen/Volumen-Verhältnis von hier etwa 1,6·10^7 m²/m³ ein interessantes Untersuchungsobjekt zur Minimierung der Ansprechzeit von Mikrogasflusssensoren. Diese Arbeit beschreibt die Modellierung von Nanodrahtarrays in Gasflüssen. Sie geht auf Temperatursprünge von 1 K bei Gasflüssen < 1 m/s ein. Die Simulationsergebnisse legen nahe, dass bei Nanodrahtarrays Zeitkonstanten von < 10^-3 s und bei einzelnen Nanodrähten um mehr als drei Größenordnungen kleinere Zeitkonstanten möglich sind. Weiterhin beschreibt diese Arbeit einen Prozessablauf zur Integration von Nanodrahtarrays in ein Mikrosystem zur Gasflussanalyse. Die Bündelung von drei Nanodrahtarrays ist experimentell realisiert und vereinfacht die Handhabung bei der Montage. Sie ermöglicht eine beidseitige Kontaktierung der Nanodrahtarrays mit einer planaren Mikrostruktur.

The surface-area-to-volume ratio of about 1,6·10^7 m²/m³ makes the examined nanowires an interesting subject to analyze for the minimization of micro flow sensor's response time. This paper depicts the modeling of nanowire arrays in gas flows. It dwells on sudden temperature changes of 1 K at gas flows < 1 m/s. The simulation results suggest time constants of < 10^-3 s for nanowire arrays and more than three orders of magnitude less ones for single nanowires. Furthermore, this paper discusses a process flow for the integration of nanowire arrays in a microsystem for gas flow analysis. The grouping of three nanowire arrays is experimentally realized and eases the handling during the assembly process. It enables double-sided interconnection of the nanowire arrays on a planar microstructure.