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"Ich glaube, dass NEMS-Sensoren auf der Basis von 2D-Materialien wesentlich dazu beitragen werden, die Nachfrage nach integrierten, leistungsfähigen Sensoren zu befriedigen, die durch Anwendungen wie das Internet der Dinge (IoT) und autonome Mobilität entsteht. Das hat der Geschäftsführer des Forschungsinstituts AMO, Prof. Max Lemme, anlässlich einer neuen Veröffentlichung in der Zeitschrift RESEARCH erklärt.

Der Überblicksbeitrag über nanoelektromechanische (NEMS) Sensoren auf Basis von schwebender zweidimensionalen (2D) Materialien fasst die vielen Studien zusammen, die erfolgreich die Machbarkeit der Verwendung von Membranen aus 2D-Materialien in Drucksensoren, Mikrofonen, Massen- und Gassensoren gezeigt haben. Er erläutert die verschiedenen Sensorkonzepte und gibt einen Überblick über die relevanten Materialeigenschaften, Herstellungswege und Funktionsprinzipien der Geräte.

Der Artikel von Prof. Lemme und Kollegen ist ein „Invited Paper“ zu einer Sonderausgabe mit dem Titel "Progress and challenges in emerging 2D nanomaterials preparation, processing and device integration" (Fortschritte und Herausforderungen bei der Vorbereitung, Verarbeitung und Geräteintegration von neu entstehenden 2D-Nanomaterialien) mit dem Ziel zur Entwicklung des Bereichs der 2D-Materialien für Sensoranwendungen und zu deren Integration in die konventionelle Halbleitertechnologie beizutragen.

"Zweidimensionale Materialien eignen sich ideal für Sensoren", sagt Lemme, "da sie es erlauben, freistehende Strukturen zu realisieren, die nur wenige Atome dick sind. Diese ultimative Dünne kann bei nanoelektromechanischen Sensoren ein entscheidender Vorteil sein, da die Leistung oft entscheidend von der Dicke des aufgehängten Bauteils abhängt. Darüber hinaus haben viele 2D-Materialien einzigartige elektrische, mechanische und optische Eigenschaften, die für völlig neue Konzepte von Sensorvorrichtungen genutzt werden können".

Der Bericht enthält Beiträge der RWTH Aachen, der AMO GmbH, der Universität der Bundeswehr München, der KTH Royal Institute of Technology, der TU Delft, von Infineon und dem Kavli Institute of Nanoscience. Diskutiert werden hier die unterschiedlichen Auslese- und Integrationsmethoden verschiedener Sensoren auf der Basis von 2D-Materialien. Er bietet Vergleiche mit dem Stand der Technik, um sowohl die Herausforderungen als auch die Versprechungen der auf 2D-Materialien basierenden nanoelektromechanischen Sensorik aufzuzeigen.

Pressemitteilung der AMO vom 27.07.2020.