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M. Dorfmeister, R. Pfister, M. Schneider, U. Schmid:
"Analytische Modellierung von kreisförmigen, bistabilen Membranen mit unterschiedlichen, geometrischen Abmessungen";
Talk: MikroSystemTechnik Kongress 2017, München, Deutschland; 10-23-2017 - 10-25-2017; in: "MikroSystemTechnik Kongress 2017 - Proceedings", VDE Verlag GMBH, (2017), ISBN: 978-3-8007-4491-6; 727 - 730.

Compressively stressed membranes show bi-stable behaviour when a characteristic intrinsic stress value is exceeded. Typically this effect is undesired for the manufacturing of MEMS. However, this effect, the so called "buckling", can also be used most beneficially. Bi-stable membranes have two stable initial states which can be held powerless. Fur-thermore, large displacements are achievable when switching between the stable states. These desired effects can be used for e.g. micro switches or micro pumps. For the conceptual design of bi-stable membranes it is necessary to know the energy required to switch between the stable states. For this purpose, amorphous silicon carbide layers, deposited with an ICP-CVD, are used in this work to provide the necessary, compressive stress for the buckling of micromachined silicon membranes. Finally, the experimental results are evaluated against an analytically model.

Intrinsisch verspannte Membranen können bei Überschreiten eines charakteristischen intrinsischen Stresswertes ein bi-stabiles Verhalten aufweisen. Üblicherweise bei der Herstellung von MEMS unerwünscht, kann dieser Effekt, das sog. Buckling, auch vorteilhaft verwendet werden. Derartige Membranen besitzen zwei stabile Grundzustände, die energie-los gehalten werden können. Zusätzlich sind vergleichsweise hohe Wegamplituden beim Umschalten zwischen den zwei stabilen Zuständen erreichbar. Diese Eigenschaften können unter anderem für Mikroschalter und Mikropumpen vorteilhaft genutzt werden. Für den applikationsspezifischen Entwurf von bistabilen Membranen ist die benötigte Ener-gie, um zwischen den stabilen Zuständen umzuschalten, eine technisch äußerst relevante Größe. Für detaillierte Unter-suchungen werden in dieser Arbeit amorphe Siliziumkarbid-Schichten, abgeschieden mittels ICP-CVD, verwendet, um den nötigen Druckstress auf mikrotechnisch hergestellten Siliziummembranen zu erzeugen. Abschließend werden die experimentellen Ergebnisse mit Hilfe eines analytischen Modells bewertet.