Institut für Mikro- und Nanomaterialien

Das Institut für Mikro- und Nanomaterialien (Gründung im Jahr 1997) forscht und entwickelt auf den Gebieten der Materialwissenschaft, der Werkstoffcharakterisierung und der Werkstoffanalyse. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden industrienah umgesetzt. Die atomare Struktur, die chemische Zusammensetzung und die thermische Stabilität innerer Grenzflächen (Korngrenzen, Phasengrenzen) von Werkstoffen sind Größen, die deren Eigenschaften kontrollieren. Durch eine gezielte Beeinflussung der relevanten Grenzflächen können neue Materialzustände eingestellt werden. Beispiele dafür sind unterkühlte Schmelzen, metallische Gläser, nanokristalline Materialien und Schichtstrukturen.

Die Aktivitäten des Instituts umfassen die Entwicklung von Hochleistungswerkstoffen (amorphe Metallisierungen, Diffusionsbarrieren) für die Verwendung in der Sensorik, der Mikrosystemtechnik und der Halbleitertechnik. Mit diesen Werkstoffen werden Mikrosystem-Komponenten und Mikrosysteme bei extremen Umgebungs- und Betriebsbedingungen einsetzbar. Die Erforschung hochtemperaturbeständiger Kontakte zwischen Metallen und Halbleitern mit großer Bandlücke leistet einen wesentlicher Beitrag zur Weiterentwicklung der Aufbau- und Verbindungstechnik. Die Hochtemperaturbeständigkeit und die Kompatibilität der entsprechenden Materialien untereinander stellen eine notwendige Voraussetzung dar, um Sensoren und mikroelektronische Bauelemente zu entwickeln, die ihre Funktion bis zu Temperaturen von 1000 °C erfüllen.

Die Charakterisierung und Optimierung der mikrostrukturellen, elektrischen, chemischen, mechanischen und tribologischen Eigenschaften von Funktionswerkstoffen und Schichtstrukturen sind weitere Schwerpunkte. Thermophysikalische Eigenschaften von unterkühlten Schmelzen werden etwa unter Weltraumbedingungen untersucht, um eine Optimierung der Prozessführung bei der Herstellung glasbildender Legierungen zu erreichen.

Auch die Weiterentwicklung von Modellierungs- und Simulationsmethoden im Bereich der Thermomechanik ist Gegenstand der Forschung. Dadurch lassen sich die Lebensdauern von Mikrosystemen in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien bereits in der Entwurfsphase optimieren.