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Elektrochemische Prozesse an strukturierten Substraten für Anwendungen in neuartigen Leitungstechnologien

Kaltenpoth, Gisela

English Title: Electrochemical processes on patterned substrates for applications in innovative wiring technologies

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PDF, German
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Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit Selbstorganisationsprozessen auf strukturierten Substraten mit dem Ziel der Darstellung leitfähiger Strukturen, die in neuartigen Verschaltungen im Kraftfahrzeug Anwendung finden könnten. Ein Ansatz basiert auf leitfähigen Kolloiden, die mittels Layer-by-Layer-Assembly (LbL) mit einer leitfähigen Goldschale versehen wurden. Die Leitfähigkeit wurde mittels UV/Vis- und XP-Spektroskopie untersucht. Derartig leitfähige Partikel konnten einer selektiven Oberflächenadsorption auf mittels Mikrokontaktdrucken strukturierten Goldoberflächen unterzogen werden. Die Strukturierung war z.B. eine abwechselnd methyl- und carboxylterminierte Oberfläche. Es bildeten sich dichtgepackte Drähte aus den Partikeln in den carboxylterminierten Bereichen aus. Auch in elektrophoretischen Prozessen sind diese Kolloidpartikel steuerbar, da sie eine geladene Oberfläche besitzen. Der zweite Ansatz beschäftigt sich mit selektiven elektrochemischen Metallabscheidungen an unterschiedlich strukturierten Substraten. Als Substrate dienten hochorientierter pyrolytischer Graphit (HOPG), selbstaggregierte Thiolmonolagen auf Gold und Hydroxybiphenylmonolagen auf Silicium. Die Monolagen konnten hier mittels Bestrahlung mit niederenergetischen Elektronen strukturiert werden. Auf derartigen Substraten kann eine selektive elektrochemische Metallabscheidung im Nanometermaßstab ausgeführt werden. Im Mikrometermaßstab führt die optische Lithographie auf Siliciumwafern zu Mikrokanalstrukturen, die elektrochemisch mit Metallen wie Silber und Palladium beschichtet wurden. Palladium-Mikrokanäle können als Wasserstoffsensoren, Silber-Mikrokanäle als Ammoniaksensoren dienen. Es wurden Konzepte erarbeitet, die derartige Prozesse für eine Realisierung im Kraftfahrzeug theoretisch möglich erscheinen lassen.

Translation of abstract (English)

This work is based on self-organisation of conductive structures on patterned substrates for applications in innovative wiring technologies in the automotive industry. The first approach is based on conductive colloids that were prepared via Layer-by-Layer-Assembly yielding a conductively coated gold shell. The conductivity was investigated with UV/Vis and XP-spectroscopy. Those conductive colloids could selectively be adsorbed onto a patterned gold surface. The patterning of the gold substrate was done via microcontact printing, thus yielding a pattern of, for example, methyl- and carboxylterminated thiols. The conductive colloid particles adsorbed selectively in the carboxylterminated areas, forming close-packed wires. The colloids could also be investigated in electrophoretic processes as they exhibit a total surface charge. The second approach is based on electrochemical metal deposition on differently patterned substrates. The substrates were highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), self-assembled monolayers of thiols on gold and self-assembled monolayers of hydroxybiphenyl on silicon surfaces. These monolayers could be patterned via electron lithography with low energetic electrons. The selective electrochemical deposition of metals onto thus patterned substrates yields conductive nanostructures. In the micrometer scale, optical lithography on silicon wafers leads to microchannel structures where metal (e.g. palladium, silver,...) can be electrochemically deposited onto. Palladium-covered microchannels can be used as hydrogen sensors, whereas silver-covered microchannels can be applied as ammonia sensors. Concepts were worked out that could realize the above mentioned processes in wiring technologies in the automotive industry.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Grunze, Prof. Dr. Michael
Date of thesis defense: 2 October 2003
Date Deposited: 21 Oct 2003 09:04
Date: 2003
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institute of Physical Chemistry
Subjects: 540 Chemistry and allied sciences
Controlled Keywords: Elektrochemie, Kolloides System, Gassensor
Uncontrolled Keywords: strukturierte Oberflächen , selektive Adsorption , Layer-by-Layer-Assembly , selbstaggregierende Monolagen , Elektronenstrahllithographie
Additional Information: Teile in: Advanced Materials, Analytical Chemistry, J. Phys. Chem. B, JVST B
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