DE102008013624A1 - Microsensor with a CNT sensor element and method for its production - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein verbesserter Mikrosensor mit einem CNT (26) als Sensorelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der CNT-Faden wird erzeugt, indem zwischen zwei Elektroden (21 und 22) ein elektrisches Feld angelegt wird, welches zu einem gerichteten Wachstum des CNT (26) und einer Verbindung mit den Elektrodenflächen (21, 22) führt. Dargestellt ist der erfindungsgemäße Verfahrensschritt, demgemäß von einer Elektrodenfläche (23) und einer Elektrodenfläche (24) zwei weitere CNT (27, 28) wachsen, die sich an beabstandeten Stellen (29, 30) mit dem ersten CNT (26) verbinden. Hierdurch entsteht vorteilhaft der erfindungsgemäße Sensor mit einem CNT-Sensorelement (26), bei dem eine Vierpunktkontaktierung an den Enden bzw. den Stellen (29, 30) möglich ist. Der Vorteil liegt in der Möglichkeit von Messungen, die mit geringeren Messfehlern behaftet sind.The invention relates to an improved microsensor with a CNT (26) as a sensor element and a method for its production. The CNT thread is created by applying an electric field between two electrodes (21 and 22) which results in a directional growth of the CNT (26) and a connection with the electrode surfaces (21, 22). Shown is the method step according to the invention, according to which two further CNTs (27, 28) grow from an electrode surface (23) and an electrode surface (24) and connect to the first CNT (26) at spaced locations (29, 30). This advantageously results in the sensor according to the invention having a CNT sensor element (26) in which a four-point contact connection at the ends or points (29, 30) is possible. The advantage is the possibility of measurements that are subject to lower measurement errors.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrosensor mit einem Sensorelement, welches aus einem ersten CNT besteht, wobei dieses an seinen beiden Enden in dem Mikrosensor gehalten ist. Das eine Ende dieses CNT ist mit einer ersten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden und das andere Ende dieses CNT mit einer zweiten Kontaktfläche, so dass eine elektrische Kontaktierung der Nanostruktur des Sensorelementes ermöglicht ist.The The invention relates to a microsensor with a sensor element which consists of a first CNT, which at its two ends in the microsensor is held. The one end of this CNT is with one first contact surface electrically conductively connected and the other end of this CNT with a second contact surface, so that an electrical contacting of the nanostructure of the sensor element is possible.

Ein Mikrosensor der eingangs genannten Art wird beispielsweise in N Sinha et al., „Carbon Nanotube-Based Sensors” Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2006, Vol. 6, S. 573–590 beschrieben. Wie am angegebenen Ort grafisch dargestellt, kann der Mikrosensor beispielsweise aus einem Substratbauteil bestehen, auf dem die Kontaktflächen als Schichtstrukturen auf der elektrisch isolierenden Oberfläche des Substratbauteils ausgebildet sind. Zwischen benachbarten Schichtstrukturen ist ein Carbon Nanotube, welches im Folgenden kurz als CNT bezeichnet wird, mit seinen Enden befestigt. Aufgrund der geringen Abmessungen des CNT (Durchmesser im Nanometerbereich) reagiert das CNT beispielsweise hochempfindlich auf Temperaturänderungen, die seine elektrische Leitfähigkeit beeinflussen. Somit kann das CNT in dem beschriebenen Mikrosensor beispielsweise als Temperatursensor verwendet werden. Am angegebenen Ort sind auch weitere Sensoranwendungen genannt (beispielsweise chemisch, biologisch, Massenfluss, gasanalytisch).A microsensor of the type mentioned is, for example, in N Sinha et al., "Carbon Nanotube-Based Sensors" Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2006, Vol. 6, pp. 573-590 described. As shown graphically at the indicated location, the microsensor may for example consist of a substrate component on which the contact surfaces are formed as layer structures on the electrically insulating surface of the substrate component. Between adjacent layer structures, a carbon nanotube, which is referred to below as CNT for short, is attached with its ends. For example, due to the small size of the CNT (nanometer diameter), the CNT is highly sensitive to temperature changes that affect its electrical conductivity. Thus, the CNT can be used in the microsensor described, for example, as a temperature sensor. At the specified location also other sensor applications are mentioned (for example, chemical, biological, mass flow, gas analysis).

Unter dem Begriff CNT soll im Zusammenhang mit dieser Erfindung jegliche Ausführungsform von CNT verstanden werden. Bei spielsweise fallen hierunter Multi-Wall CNT und Single-Wall CNT, wobei erstere sozusagen mehrere teleskopartig ineinander verschachtelte Rohrwände aufweisen.Under The term CNT is intended to be used in connection with this invention Embodiment of CNT be understood. For example These include multi-wall CNT and single-wall CNT, the former so to speak several telescopically nested tube walls exhibit.

Ein mögliches Herstellungsverfahren für einen Mikrosensor der eingangs beschriebenen Art ist in T. Kawano et al., „Formation and characterization of silicon/carbon nanotube/silicon heterojunctions by local synthesis and assembly”, Applied Physics Leters 89, 163510, 2006 beschrieben. Zur Herstellung eines CNT, welches an beiden Enden mit jeweils einer Kontaktfläche elektrisch verbunden ist, werden danach Elektrodenflächen zur Verfügung gestellt, die sich gegenüberliegen. Während der Herstellung des CNT wird zwischen diesen Elektrodenflächen ein elektrisches Feld erzeugt. Zumindest eine der beiden Elektrodenflächen wird derart temperiert, dass ein auf dieser befindlicher Katalysator, wie z. B. Eisen, Kobalt oder Nickel, einen Self-Assembly-Prozess zur Bildung eines CNT auslöst. Dieser ist mit der betreffenden Elektrodenfläche fest verbunden und orientiert sich bei fortschreitendem Wachstum bevorzugt entlang der Feldlinien des zwischen den Elektrodenflächen ausgebildeten elektrischen Feldes. Das Wachstum wird fortgesetzt, bis das Ende des sich ausbildenden CNT die gegenüberliegende Elektrodenfläche erreicht hat und sich mit dieser bleibend verbindet. Hierdurch ist zwischen den Elektrodenflächen eine leitende Brücke in Form des CNT ausgebildet. Die Elektrodenflächen können mit Kontaktflächen zur elektrischen Ansteuerung des Fadens verbunden werden.A possible manufacturing method for a microsensor of the type described above is shown in FIG T. Kawano et al., "Formation and characterization of silicon / carbon nanotube / silicon heterojunctions by local synthesis and assembly", Applied Physics Leters 89, 163510, 2006 described. To produce a CNT, which is electrically connected at both ends, each with a contact surface, then electrode surfaces are provided which are opposite each other. During manufacture of the CNT, an electric field is generated between these electrode surfaces. At least one of the two electrode surfaces is heated so that a catalyst located on this, such as. As iron, cobalt or nickel, a self-assembly process to form a CNT triggers. This is fixedly connected to the relevant electrode surface and, as the growth proceeds, is oriented preferentially along the field lines of the electric field formed between the electrode surfaces. The growth is continued until the end of the forming CNT has reached and permanently bonds to the opposite electrode surface. As a result, a conductive bridge in the form of the CNT is formed between the electrode surfaces. The electrode surfaces can be connected to contact surfaces for the electrical control of the thread.

Es ergibt sich die Aufgabe der Erfindung, einen Mikrosensor mit einem aus einem CNT bestehenden Sensorelement anzugeben, welcher eine vergleichsweise wenig mit Messfehlern behaftete Messung zulässt.It The object of the invention, a microsensor with a specify a sensor element consisting of a CNT, which is a comparatively allows little measurement-biased measurement.

Diese Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Mikrosensor erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Sensorelement an einer ersten Stelle mit einem Ende eines zweiten CNT elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei das andere Ende des zweiten CNT mit einer dritten Kontaktfläche elektrisch leitfähig verbunden ist. Weiterhin ist an einer in Längsrichtung des ersten CNT von der ersten Stelle beabstandeten zweiten Stelle das eine Ende eines dritten CNT elektrisch leitfähig verbunden, wobei das andere Ende des dritten CNT mit einer vierten Kontaktfläche elektrisch leitfähig verbunden ist. Damit ist bei dem erfindungsgemäßen Mikrosensor eine Kontaktierung des Sensorelementes an vier Punkten möglich. Die gemäß dem Stand der Technik bekannten Punkte sind die jeweiligen Enden des ersten CNT, die beispielsweise eine elektrische Ansteuerung mit bekanntem Strom I ermöglichen. Die beiden weiteren Kontaktstellen des Sensorelementes werden durch die oben als erste und zweite Stelle bezeichneten Punkte gebildet. Das Sensorelement besteht somit lediglich aus dem ersten CNT, wobei das zweite CNT und das dritte CNT eine elektrische Verbindung der ersten und zweiten Stelle auf dem ersten CNT mit jeweils der dritten und vierten Kontaktstelle gewährleistet. Über die dritte und vierte Kontaktstelle kann somit eine an sich bekannte Vierpunktkontaktierung zu Messzwecken durchgeführt werden (die Vierpunktkontaktierung wird u. a. auch als Vierleitermessung oder Kelvin-Kontaktierung bezeichnet).These The object is achieved according to the invention with the aforementioned microsensor solved that with the sensor element at a first location electrically connected to one end of a second CNT is, with the other end of the second CNT with a third contact surface electrically conductive is connected. Furthermore, at one spaced from the first location in the longitudinal direction of the first CNT second place the one end of a third CNT electrically conductive connected, the other end of the third CNT with a fourth Contact surface is electrically conductively connected. This is the case with the microsensor according to the invention a contacting of the sensor element at four points possible. The points known in the art are the respective ends of the first CNT, for example, a enable electrical control with known current I. The two other contact points of the sensor element are determined by the formed above as first and second points designated points. The Sensor element thus consists only of the first CNT, wherein the second CNT and the third CNT an electrical connection of the first and second place on the first CNT with the third and third respectively fourth contact point guaranteed. About the third and fourth contact point can thus be known per se Four point contact for measurement purposes are performed (The four-point contact is also known as four-wire measurement or Kelvin contact).

Die Vierpunktkontaktierung ermöglicht vorteilhaft, die Messung der an dem Sensorelement anliegenden Spannung bei gleichzeitiger Minimierung des Einflusses der Spannungsmessung auf das Messergebnis. Durch eine Messung der Spannung bei bekanntem Strom ist somit beispielsweise der elektrische Widerstand des CNT messbar. Dies ermöglicht den bereits oben erläuterten Einsatz des Mikrosensors beispielsweise zum Zwecke der Temperaturmessung, wobei die Quellen zur Entste hung von Messfehlern aus den genannten Gründen vorteilhaft minimiert sind.The Four-point contact allows advantageous, the measurement the voltage applied to the sensor element at the same time Minimizing the influence of voltage measurement on the measurement result. By measuring the voltage at a known current is thus, for example the electrical resistance of the CNT measurable. This allows the already explained above use of the microsensor, for example for the purpose of temperature measurement, with the sources for Entste hung Advantageously minimized by measuring errors for the reasons mentioned are.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Enden des ersten CNT jeweils an einer ersten Elektrodenfläche und einer dieser gegenüber liegenden zweiten Elektrodenfläche anliegen und/oder die jeweils anderen Enden des zweiten CNT und dritten CNT jeweils an einer dritten Elektrodenfläche und an einer vierten Elektrodenfläche anliegen und über diese mit den zugehörigen Kontaktflächen verbunden sind.According to one advantageous embodiment of the invention it is provided that the both ends of the first CNT respectively at a first electrode surface and one of these opposing second electrode surface abutment and / or the respective other ends of the second CNT and third CNT each at a third electrode surface and abut on a fourth electrode surface and over these connected to the associated contact surfaces are.

Diese Ausgestaltung des Mikrosensors ermöglicht vorteilhaft die oben bereits erläuterte Methode zur Herstellung des Sensorelementes aus dem ersten CNT bzw. die erfindungsgemäße Übertragung des erläuterten Herstellungsverfahrens auf die CNT-Zuleitungen zum Sensorelement, d. h. des zweiten CNT und des dritten CNT. Bei diesen wird bei dem Herstellungsverfahren statt einer weiteren Elektrodenfläche das erste CNT als Elektrode zur Erzeugung des für das Wachstum des zweiten bzw. dritten CNT erforderlichen elektrischen Feldes verwendet (hierzu im Folgenden mehr).These Configuration of the microsensor advantageously allows the already explained above method for producing the sensor element from the first CNT or the transmission according to the invention explained manufacturing process on the CNT leads to the sensor element, d. H. of the second CNT and the third CNT. at this is in the manufacturing process instead of another electrode surface the first CNT as an electrode for generating the growth of the second and third CNT required electric field used (see more below).

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dritte Elektrodenfläche und die vierte Elektrodenfläche einander gegenüber liegen. Dies ermöglicht vorteilhaft die Ausbildung des zweiten CNT und des dritten CNT von entgegengesetzten Seiten. Hierdurch kann die Prozesssicherheit des Fertigungsverfahrens verbessert werden, da die CNT sich während des Wachstums nicht gegenseitig behindern und auch in unabhängig voneinander steuerbaren elektrischen Feldern wachsen.According to one Another embodiment of the invention provides that the third Electrode surface and the fourth electrode surface lie opposite each other. This allows advantageous the formation of the second CNT and the third CNT of opposite Pages. This allows the process reliability of the manufacturing process be improved as the CNT grows during growth do not interfere with each other and also in each other independently to grow controllable electric fields.

Da die CNT an sich an voneinander beabstandeter erster bzw. zweiter Stelle am ersten CNT andocken sollen, ist es grundsätzlich auch denkbar, dass das zweite bzw. das dritte CNT von derselben Seite parallel zum jeweils anderen zum ersten CNT wächst. Um bei gegenüber liegenden Elektrodenflächen jedoch die Prozesssicherheit zu verbessern (d. h. den Abstand zwischen der ersten und zweiten Stelle auf dem CNT zu gewährleisten), können die sich gegenüber liegende dritte und vierte Elektrodenfläche quer zur Richtung des Verlaufes des ersten CNT gesehen versetzt zueinander liegen. Bei dem Betrag des Versatzes ist jedoch auch zu berücksichtigen, dass sich das elektrische Feld zwischen zwischen der dritten Elektrodenfläche und dem CNT bzw. der vierten Elektrodenfläche und dem CNT nicht unbedingt genau im rechten Winkel zum Verlauf des CNT ausbildet. Zu berücksichtigen ist nämlich, dass das erste CNT jeweils von der ersten und der zweiten Elektrode abragt, wobei diese Elektroden ebenfalls einen elektrischen Einfluss auf das sich ausbildende elektrische Feld ausüben. Das CNT wird sich daher dem elektrischen Feld folgend auch mit einer Komponente in Richtung der ersten bzw. zweiten Elektrodenfläche ausrichten. Allerdings hat sich gezeigt, dass aufgrund der geringen Abmessungen des ersten CNT in seine Richtung eine Feldüberhöhung zu verzeichnen ist, welche einen genügend großen Einfluss auf das jeweils wachsende zweite bzw. dritte CNT ausübt, damit sich die Enden des zweiten bzw. dritten CNT nicht mit der ersten bzw. zweiten Elektrodenfläche, sondern mit dem ersten CNT verbinden.There the CNT itself at spaced apart first and second, respectively To dock at the first CNT is basically also conceivable that the second or the third CNT from the same side grows parallel to each other to the first CNT. Around however, with opposite electrode surfaces to improve process reliability (ie the distance between the first and second place on the CNT), Can the third and opposite Fourth electrode surface transverse to the direction of the course the first CNT seen offset each other. At the amount However, the offset must also take into account that the electric field between between the third electrode surface and the CNT and the fourth electrode surface and the CNT, respectively not necessarily exactly at right angles to the course of the CNT trains. It should be noted that the first CNT respectively protrudes from the first and the second electrode, wherein These electrodes also have an electrical influence on themselves exercise electric field training. The CNT is going down Therefore, following the electric field also with a component in Align the direction of the first and second electrode surfaces. However, it has been shown that due to the small dimensions of the first CNT in his direction a field cant to be recorded, which is a sufficiently large Exerting influence on the respectively growing second and third CNT, so that the ends of the second and third CNT not with the first and second electrode surface, but with the first Connect CNT.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung wird erhalten, wenn zumindest ein Teil der Elektrodenflächen, besonders vorteilhaft jede der Elektrodenflächen, jeweils genau eine Elektrodenspitze aufweist, welche aus der jeweiligen Elektrodenfläche aufragt. Als Elektrodenspitze im Sinne der Erfindung ist jegliche Erhebung über die Fläche der Elektrode zu verstehen, die aufgrund ihres Abstandes von der restlichen Elektrodenfläche eine Feldüberhöhung zu erzeugen vermag. Diese führt vorteilhaft dazu, dass diejenige Stelle der Elektrodenfläche, an der das Wachstum des CNT initiiert wird, vorgegeben ist. Mit dem Vorsehen einer Elektrodenspitze ist damit eine direkte Beeinflussung der gewünschten Geometrie des Mikrosensors möglich. Konkret lässt sich der Verlauf des CNT innerhalb des Mikrosensors beeinflussen. Einerseits ist der Startpunkt durch die Elektrodenspitze an der ersten Elektrode vorgegeben. Weiterhin wird der Verlauf bzw. die Ausrichtung des CNT während des CNT-Wachstums durch das elektrische Feld beeinflusst. Zuletzt ist die Wahrscheinlichkeit, dass das erste CNT an der Elektrodenspitze der zweiten Elektrode anlangt, durch die dort vorliegende Feldüberhöhung ebenfalls gegeben. Dasselbe gilt auch für die Ausbildung des zweiten bzw. dritten CNT.A Another embodiment of the invention is obtained when at least a portion of the electrode surfaces, particularly advantageous each of the electrode surfaces, each exactly one electrode tip has, which rises from the respective electrode surface. As an electrode tip according to the invention is any survey on to understand the area of the electrode due to its Distance from the remaining electrode surface a field swell can generate. This advantageously leads to that one Place the electrode surface at which the growth of CNT is initiated, is given. With the provision of an electrode tip is thus a direct influence on the desired geometry of the Microsensors possible. Specifically, the course can be of the CNT within the microsensor. On the one hand is the starting point through the electrode tip on the first electrode specified. Furthermore, the course or the orientation of the CNT influenced by the electric field during CNT growth. Finally, the probability that the first CNT at the electrode tip is the second electrode arrives, by the present there field elevation also given. The same applies to the training of the second and third CNT, respectively.

Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung wird bei einem Mikrosensor verwirklicht, bei dem die Elektrodenflächen als Flanken von getrennten Elektrodenstrukturen in einer elektrisch leitfähigen Schicht auf einem Substrat mit elektrisch isolierender Oberfläche ausgebildet sind. Die Elektrodenstrukturen müssen getrennt voneinander sein, damit diese unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar sind. Dies ist möglich, da die Oberfläche des Substrates ebenfalls elektrisch isolierend ist, so dass eine elektrische Isolation zwischen den Elektrodenstrukturen ausgebildet ist.One additional aspect of the invention is in a microsensor realized in which the electrode surfaces as flanks of separate electrode structures in an electrically conductive Layer on a substrate with electrically insulating surface are formed. The electrode structures must be separated be apart of each other so that they are electrically independent are controllable. This is possible because the surface of the substrate is also electrically insulating, so that a electrical insulation formed between the electrode structures is.

Die Flanken der Elektrodenstrukturen bilden sich bei der Strukturierung der Schicht auf dem Substrat aus. Diese liegen bei Wahl eines geeigneten Strukturierungsverfahrens (beispielsweise isotropes Ätzen) senkrecht zur Oberfläche des Substrates. Daher ist bei geeigneter Strukturierung der Schicht die parallele Ausrichtung der ersten und zweiten Elektrodenfläche bzw. der dritten und vierten Elektrodenfläche möglich. Hierdurch wird somit ein vergleichsweise einfaches Fertigungsverfahren für die vergleichsweise komplexen Mikrostrukturen ermöglicht.The Flanks of the electrode structures are formed during structuring of the layer on the substrate. These are the choice of a suitable structuring method (For example, isotropic etching) perpendicular to the surface of the substrate. Therefore, with appropriate structuring of the layer the parallel alignment of the first and second electrode surfaces or the third and fourth electrode surface possible. In this way, therefore, a comparatively simple manufacturing process for the comparatively complex microstructures.

Es ist vorteilhaft, wenn die Elektrodenstrukturen im Bereich der Elektrodenflächen einen im Vergleich zur jeweils restlichen Elektrodenstruktur verringerten Querschnitt aufweisen. Hierdurch wird es möglich, die Elektrodenstrukturen durch Anlegen eines elektrischen Stromes mit verhältnismäßig hohem Wirkungsgrad aufzuheizen. Die Elektrodenstrukturen können nämlich in den Bereichen größerer Querschnittsfläche elektrisch angesteuert werden, weil der Widerstand in dem Bereich der verringerten Querschnittsfläche vergrößert ist, und somit an dieser Stelle die größte Wärmeentwicklung zu verzeichnen ist.It is advantageous if the Elektrodenstruk in the area of the electrode surfaces have a reduced compared to the respective remaining electrode structure cross-section. This makes it possible to heat the electrode structures by applying an electric current with a relatively high efficiency. Namely, the electrode structures can be electrically driven in the areas of larger cross-sectional area, because the resistance is increased in the region of the reduced cross-sectional area, and thus at this point the greatest heat development is recorded.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Schichtoberflächen der Elektrodenstrukturen die Kontaktflächen bilden oder über Leiterbahnen mit den Kontaktflächen verbunden sind. Im ersten Falle wird eine vorteilhaft einfache Struktur geschaffen, wobei das erste, zweite bzw. dritte CNT über die durch die Schichtoberfläche der Elektrodenstrukturen gebildete, großflächige Areale mit den externen Anschlüssen (beispielsweise Bonddrähte) kontaktiert werden können. Um größere Anschlussstrukturen realisieren zu können, an die beispielsweise Drähte angelötet werden können, ist es vorteilhaft aber auch möglich, zunächst Leiterbahnen von den Schichtoberflächen der Elektrodenstrukturen zu den Kontaktflächen zu führen, die dann für die elektrische Kontaktierung geeignete Abmessungen aufweisen können, welche direkt am Mikrosensor nicht realisiert werden könnten.Farther It is advantageous if the layer surfaces of the electrode structures form the contact surfaces or via conductor tracks connected to the contact surfaces. In the first case will created an advantageously simple structure, wherein the first, second or third CNT over the through the layer surface the electrode structures formed, large area Areas with external connections (eg bonding wires) can be contacted. To bigger ones To be able to realize connection structures to which, for example Wires can be soldered, it is advantageous but also possible, first interconnects from the layer surfaces of the electrode structures to lead the contact surfaces, which then for the electrical contacting can have suitable dimensions, which could not be realized directly on the microsensor.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Mikrosensors, bei dem als Sensorelement ein erstes CNT zwischen einer ersten Elektrodenfläche und einer von dieser beabstandeten, insbesondere dieser gegenüberliegenden zweiten Elektrodenfläche erzeugt wird. Hierzu wird in einem ersten Schritt die erste Elektrodenfläche, die mit einem das Wachstum von CNT auslösenden Katalysatormaterial belegt ist, auf eine für die angestrebte Katalyse von CNT erforderliche Temperatur gebracht. Weiterhin wird zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche ein elektrisches Feld erzeugt. Dann wird ein Kohlenstoff enthaltendes Reaktionsgas, wie z. B. Methan oder Acetylen, über die erste Elektrodenfläche geleitet, wobei ein im elektrischen Feld ausgerichtetes Wachstum des auf der ersten Elektrodenfläche verankerten ersten CNT ausgelöst wird. Die vorstehend beschriebenen Behandlungsschritte werden eingestellt, nachdem das erste CNT eine elektrisch leitfähige Verbindung mit der zweiten Elektrodenfläche ausgebildet hat.Farther The invention relates to a method for generating a Microsensor, in which as a sensor element, a first CNT between a first electrode surface and a distance therefrom, in particular this opposite second electrode surface is produced. For this purpose, in a first step, the first electrode surface, those with a growth of CNT triggering catalyst material is occupied, one for the intended catalysis of CNT required temperature brought. Furthermore, between the first electrode surface and the second electrode surface an electric field generated. Then, a carbon-containing reaction gas, such as z. Methane or acetylene, over the first electrode surface passed, wherein an aligned in the electric field growth of the anchored on the first electrode surface first CNT is triggered. The treatment steps described above are set after the first CNT becomes an electrically conductive Formed connection with the second electrode surface Has.

Das genannte Verfahren ist, wie bereits erwähnt, im vorstehend näher bezeichneten Aufsatz von T. Kawano beschrieben. Hiervon ausgehend ergibt sich eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Mikrosensors anzugeben, mit dem sich ein Mikrosensor herstellen lässt, der vergleichsweise genaue Messergebnisse zu liefern vermag.The mentioned method is, as already mentioned, in the above described essay by T. Kawano. Of these, Based on a further object of the invention therein, a To provide a method for producing a microsensor, with the a microsensor can be produced, the comparatively able to deliver accurate measurement results.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit den vorstehend beschriebenen Behandlungsschritten ein zweites CNT auf einer von dem ersten CNT beabstandeten dritten Elektrodenfläche in einem zwischen dieser Elektrodenfläche und dem ersten CNT verlaufenden elektrischen Feld erzeugt wird. Außerdem wird gleichzeitig oder danach mit den vorstehend beschriebenen Behandlungsschritten ein drittes CNT auf einer von dem ersten CNT beabstandeten vierten Elektrodenflä che mit einem zwischen dieser Elektrodenfläche und dem ersten CNT verlaufenden elektrischen Feld erzeugt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich damit ein Sensor herstellen, der die oben bereits beschriebene Struktur mit einem CNT als Sensorelement aufweist, wobei dieses Sensorelement mit zwei weiteren CNT, nämlich dem zweiten und dem dritten CNT, eine Kontaktierungsmöglichkeit für weitere elektrische Anschlüsse zur Verfügung stellt. Die elektrisch leitfähigen Verbindungen des zweiten CNT bzw. des dritten CNT mit dem ersten CNT werden dabei an zwei in dessen Längsrichtung beabstandeten Stellen erzeugt, so dass über die Kontaktflächen an dem zweiten und dritten CNT beispielsweise ein Spannungsabgriff ermöglicht wird, der während der Messung vorteilhaft nur einen geringen Einfluss auf das Messergebnis bewirkt. Hierdurch können vorteilhaft die Messfehler gering gehalten werden.These The object is achieved according to the invention that with the treatment steps described above, a second CNT on a third electrode surface spaced from the first CNT in one between this electrode surface and the first CNT electric field is generated. Furthermore is simultaneously or after the treatment steps described above a third CNT on a fourth spaced from the first CNT Elektrodenflä surface with a between this electrode surface and the first CNT extending electric field generated. By leaves the inventive method to produce a sensor that already described above Having structure with a CNT as a sensor element, this Sensor element with two other CNT, namely the second and the third CNT, a contacting possibility for provides additional electrical connections. The electrically conductive connections of the second CNT or of the third CNT with the first CNT will be at two in the Generated longitudinally spaced points, so that over the contact surfaces on the second and third CNT, for example a voltage tap is enabled during the the measurement advantageously only a small influence on the measurement result causes. As a result, the measurement errors can advantageously be low being held.

Gemäß einer Ausgestaltung dieser Erfindung ist vorgesehen, dass das eine Ende des ersten CNT über die erste Elektrodenfläche mit einer ersten Kontaktfläche und/oder das andere Ende des ersten CNT über die zweite Elektrodenfläche mit einer weiten Kontaktfläche und/oder das andere Ende des zweiten CNT über die dritte Elektrodenfläche mit einer dritten Kontaktfläche und/oder das andere Ende des dritten CNT über die vierte Elektrodenfläche mit einer vierten Kontaktfläche elektrisch leitfähig verbunden wird. Durch die Zurverfügungstellung von Kontaktflächen, die mit den Elektrodenflächen leitfähig verbunden sind, lässt sich vorteilhaft der Mikrosensor besser mit geeigneten Messgeräten kontaktieren. Diese weisen nämlich häufig sehr viel größere Abmessungen als der Mikrosensor auf, so dass die Kontaktierung über geeignet dimensionierte Kontaktflächen erleichtert wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, die CNT direkt über die für die Herstellung derselben verwendeten Elektrodenflächen zu bewerkstelligen.According to one Embodiment of this invention is provided that the one end of the first CNT over the first electrode surface with a first contact surface and / or the other end of the first CNT via the second electrode surface with a wide contact surface and / or the other end of the second CNT via the third electrode surface with a third contact surface and / or the other end of the third CNT over the fourth electrode surface with a fourth contact surface electrically conductively connected becomes. By the provision of contact surfaces, which is conductively connected to the electrode surfaces are advantageous, the microsensor can be better with contact suitable measuring devices. That is because they have often much larger dimensions as the microsensor on, allowing the contacting over appropriately sized contact surfaces is facilitated. Basically, it is also conceivable, the CNT directly over the electrode surfaces used to make them to accomplish.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Elektrodenfläche und/oder oder die zweite Elektrodenfläche während der Erzeugung des zweiten CNT und des dritten CNT zumindest zeitweise elektrisch abgeschirmt werden. Hierbei wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Elektrodenflächen, die das erste CNT mit einem Strom versorgen, selbst an der Ausbildung des elektrischen Feldes beteiligt sind, und die Feldlinien dementsprechend zu den Elektrodenflächen hin abgelenkt werden. Hierdurch wachsen das zweite CNT bzw. das dritte CNT nicht rechtwinklig zur Ausrichtung des ersten CNT, sondern zusätzlich in einer Komponente parallel zur Ausrichtung des ersten CNT. Mittels der Abschirmung lässt es sich erreichen, dass der Einfluss der Elektrodenflächen verringert oder sogar aufgehoben wird. Je nach gewünschter Ausrichtung des zweiten CNT und des dritten CNT kann durch die Abschirmung der Einfluss der Elektrodenflächen im Verhältnis zum Einfluss des ersten CNT an der Ausbildung des elektrischen Feldes beeinflusst werden. Um hierbei eine Einstellung vorzunehmen, kann die Elektrodenfläche auch nur teilweise abgedeckt werden. Auch ist es denkbar, während des Wachstums des zweiten und dritten CNT die Elektrodenfläche nur über einen gewissen Zeitraum abzudecken, der kürzer als die Wachstumsphase der CNT ist.According to another embodiment of the method according to the invention it is provided that the first electrode surface and / or the second electrode surface during the generation of the second CNT and the third CNT at least temporarily be electrically shielded. Here, the fact is taken into account that the electrode surfaces which supply the first CNT with a current are themselves involved in the formation of the electric field, and the field lines are accordingly deflected towards the electrode surfaces. As a result, the second CNT and the third CNT do not grow at right angles to the orientation of the first CNT, but additionally in a component parallel to the orientation of the first CNT. By means of the shielding it can be achieved that the influence of the electrode surfaces is reduced or even canceled out. Depending on the desired alignment of the second CNT and the third CNT, the shielding can influence the influence of the electrode surfaces in relation to the influence of the first CNT on the formation of the electric field. In order to make an adjustment here, the electrode surface can also be covered only partially. It is also conceivable during the growth of the second and third CNTs to cover the electrode surface only for a certain period of time, which is shorter than the growth phase of the CNT.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind hierbei jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigenFurther Details of the invention are described below with reference to the drawing described. Same or corresponding drawing elements are each provided with the same reference numerals and are only explained several times, as differences between the individual figures. Show it

1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mikrosensors, 1 a perspective view of an embodiment of the microsensor according to the invention,

2 ein Gehäuse zur Aufnahme eines Arrays von Ausführzungsbeispielen des erfindungsgemäßen Mikrosensors gemäß 1 in einem Fluidkanal, wobei das Gehäuse teilweise aufgeschnitten ist, 2 a housing for receiving an array of exemplary embodiments of the microsensor according to the invention according to 1 in a fluid channel, the housing being partially cut open,

3 und 4 ausgewählte Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und 3 and 4 selected method steps of an embodiment of the method according to the invention and

5 und 6 verschiedene Kopplungsmechanismen des zweiten oder dritten CNT mit dem ersten CNT gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 1. 5 and 6 Various coupling mechanisms of the second or third CNT with the first CNT according to the embodiment according to 1 ,

Ein Mikrosensor gemäß 1 ist auf einem Substrat 11 mit elektrisch isolierender Oberfläche 12 hergestellt. Auf der Oberfläche 12 befinden sich Elektrodenstrukturen 13, welche aus einer auf dem Substrat befindlichen Schicht 18 strukturiert wurden. Die Elektrodenstrukturen können beispielsweise aus dotiertem Silizium bestehen, welches elektrisch leitfähig ist. Das zur Herstellung des Mikrosensors verwendete Halbzeug kann z. B. ein sogenannter Silizium-on-Insulater-Wafer sein, wobei die Elektrodenstrukturen durch Ätzen der obersten Siliziumschicht bis auf den Insulater-Layer (nicht dargestellt) erzeugt wird.A microsensor according to 1 is on a substrate 11 with electrically insulating surface 12 produced. On the surface 12 are electrode structures 13 which consists of a layer located on the substrate 18 were structured. The electrode structures may be made of doped silicon, for example, which is electrically conductive. The semifinished product used to make the microsensor can, for. Example, a so-called silicon-on-Insulater wafer, wherein the electrode structures by etching the uppermost silicon layer to the insulator layer (not shown) is generated.

Die Elektrodenstrukturen 13 weisen jeweilige elektrische Zuleitungsbereiche auf, die durch einen im Vergleich zu den Zuleitungsbereichen im Querschnitt verminderten Verbindungsbereich verbunden sind. An den Elektrodenstrukturen 13 sind weiterhin Flanken 17 ausgebildet, die herstellungsbedingt dadurch entstehen, dass das die Elektrodenstrukturen umgebende Schichtmaterial weggeätzt wurde. Die Flanken entstehen also zwischen der Schichtoberfläche 16 und der Oberfläche 12 des Substrates 11 und stehen senkrecht zu den Oberflächen.The electrode structures 13 have respective electrical supply areas, which are connected by a reduced compared to the supply line areas in cross-section connection area. At the electrode structures 13 are still flanks 17 formed, the production caused by the fact that the surrounding the electrode structures layer material has been etched away. The flanks thus arise between the layer surface 16 and the surface 12 of the substrate 11 and are perpendicular to the surfaces.

Der an den Verbindungsbereich 15 der Elektrodenstrukturen 13 angrenzende Teil der Flanken 17 wird als Elektrodenfläche genutzt. Um diese mit einer Spannung zu versorgen, können diese über die Schichtoberfläche 16 der Schicht 18 elektrisch leitend verbunden werden. Da die Elektrodenstrukturen 13 getrennt auf der Oberfläche 12 ausgebildet sind, sind auf dem Substrat elektrisch voneinander unabhängig eine erste Elektrodenfläche 21, eine zweite Elektrodenfläche 22, eine dritte Elektrodenfläche 23 und eine vierte Elektrodenfläche 24 vorgesehen. Die erste Elektrodenfläche 21 kann über eine Kontaktfläche 31, die zweite Elektrodenfläche 22 über eine zweite Kontaktfläche 32, die dritte Elektrodenfläche 23 über eine dritte Kontaktfläche 33 und die vierte Elektrodenfläche 24 über eine vierte Kontaktfläche 34 elektrisch angesteuert werden.The at the connection area 15 of the electrode structures 13 adjacent part of the flanks 17 is used as electrode surface. To supply these with a voltage, these can be applied over the layer surface 16 the layer 18 be electrically connected. Because the electrode structures 13 separated on the surface 12 are formed on the substrate electrically independent of each other, a first electrode surface 21 , a second electrode surface 22 , a third electrode surface 23 and a fourth electrode surface 24 intended. The first electrode surface 21 can have a contact surface 31 , the second electrode surface 22 over a second contact surface 32 , the third electrode surface 23 over a third contact area 33 and the fourth electrode surface 24 over a fourth contact area 34 be controlled electrically.

Alle Elektrodenflächen 21, 22, 23, 24 weisen Elektrodenspitzen 25 auf, die als Verbindungsstellen zu den Enden eines ersten CNT 26, eines zweiten CNT 27 und eines dritten CNT 28 herstellen. Das erste CNT 26 erstreckt sich von der ersten Elektrodenfläche 21 zur zweiten Elektrodenfläche 22. Das zweite CNT 27 ist mit der dritten Elektrodenfläche 23 verbunden und weist an einer ersten Stelle 29 auf dem ersten CNT eine weitere Verbindung auf. Das dritte CNT seinerseits ist mit einem Ende mit der vierten Elektrodenfläche 24 und mit dem anderen Ende mit dem ersten CNT 26 an einer zweiten Stelle 30 verbunden. Die erste Stelle 29 und die zweite Stelle 30 liegen in Längsrichtung des ersten CNT 26 voneinander beabstandet.All electrode surfaces 21 . 22 . 23 . 24 have electrode tips 25 on, acting as junctions to the ends of a first CNT 26 , a second CNT 27 and a third CNT 28 produce. The first CNT 26 extends from the first electrode surface 21 to the second electrode surface 22 , The second CNT 27 is with the third electrode surface 23 connected and points at a first location 29 on the first CNT another connection on. The third CNT in turn has one end with the fourth electrode surface 24 and with the other end with the first CNT 26 in a second place 30 connected. The first place 29 and the second place 30 lie in the longitudinal direction of the first CNT 26 spaced apart.

Durch die beschriebene Konfiguration kann über jede der Elektrodenstrukturen 13 ein Ende eines der CNTs 26, 27, 28 elektrisch kontaktiert werden. Das erste CNT bildet bei einer solchen Kontaktierung ein Sensorelement aus, das mit einer Vierpunktkontaktierung versehen werden kann. Die beiden Enden des ersten CNT bilden dabei die ersten beiden Kontaktpunkte. Zwei weitere Kontaktpunkte sind durch die erste Stelle 29 und die zweite Stelle 30 ausgebildet. Damit bilden das zweite CNT 27 und das dritte CNT 28 also lediglich die Zuleitungen zu den beiden näher liegenden Kontaktpunkten an der ersten Stelle 29 und der zweiten Stelle 30 des ersten CNT 26.Through the described configuration, over each of the electrode structures 13 an end to one of the CNTs 26 . 27 . 28 be contacted electrically. The first CNT forms such a contacting of a sensor element, which can be provided with a four-point contact. The two ends of the first CNT form the first two contact points. Two more contact points are by the first digit 29 and the second place 30 educated. This will make the second CNT 27 and the third CNT 28 So only the leads to the two closer contact points at the first point 29 and the second place 30 of the first CNT 26 ,

Um im Rahmen der Herstellung (hierzu im Folgenden mehr) während des Wachsens des zweiten CNT 27 und des dritten CNT 28 ein Andocken an den voneinander beabstandeten Stellen 29, 30 auf dem ersten CNT 26 zu unterstützen, können die Elektrodenstrukturen 13 mit der dritten Elektrodenfläche 23 und der vierten Elektrodenfläche 24 versetzt zueinander angeordnet werden, wie durch die strichpunktierte Bezugslinie 35 deutlich wird. Hingegen liegen sich die erste Elektrodenfläche 21 und die zweite Elektrodenfläche 22 genau gegenüber.In order to manufacture (more on this below) during the growth of the second CNT 27 and the third CNT 28 docking at the spaced apart locations 29 . 30 on the first CNT 26 can support the electrode structures 13 with the third electrode surface 23 and the fourth electrode surface 24 offset from one another, as by the dash-dotted reference line 35 becomes clear. By contrast, lie the first electrode surface 21 and the second electrode surface 22 exactly opposite.

Die Verwendung von Mikrosensoren 36, die das Bauprinzip gemäß 1 verwirklichen, ist in 2 dargestellt. Bei dem Anwendungsfall ist eine Gehäusestruktur 37 aus Kunststoff ausgebildet, in die das Substrat 11 mit einem Array von Mikrosensoren 36 eingesetzt ist. Die Gehäusestruktur hat eine Zuleitung 38 und – nicht dargestellt – am anderen Ende eine Ableitung, so dass ein Fluid über die Mikrosensoren 36 geleitet werden kann. Während dieser Durchleitung ist eine ständige Messung von Zustandgrößen des durchgeleiteten Fluides möglich. Beispielsweise lassen sich je nach Ausgestaltung der verschiedenen Mikrosensoren 36 die Temperatur, die Zusammen setzung oder auch die Dichte des durchgeleiteten Fluides bestimmen.The use of microsensors 36 according to the construction principle 1 to realize is in 2 shown. In the case of application is a housing structure 37 made of plastic, in which the substrate 11 with an array of microsensors 36 is used. The housing structure has a supply line 38 and - not shown - at the other end a drain, allowing a fluid through the microsensors 36 can be directed. During this passage, a continuous measurement of state variables of the fluid passed through is possible. For example, depending on the design of the various microsensors 36 determine the temperature, the composition or the density of the transmitted fluid.

Der zur Bestimmung der Zustandsgrößen verwendete Messaufbau ist exemplarisch für einen der Mikrosensoren 36 dargestellt. Um die Kontaktierung der Mikrosensoren 36 zu erleichtern, sind auf dem Substrat 11 bzw. den Elektrodenstrukturen 13 Leiterbahnen 39 aufgebracht, die am Ende vergleichsweise große Kontaktflächen 31, 32, 33, 34 zur Verfügung stellen. Die Kontaktflächen 31, 32 werden dabei verwendet, um einen Stromdurchfluss des ersten CNT 26 mit einem konstanten Strom I zu erreichen. Zu diesem Zweck wird der Stromfluss mit einem Amperemeter 40 überwacht. Eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften des ersten CNT 26, welches als Sensorelement verwendet wird, lässt sich durch einen Spannungsabgriff über das zweite CNT 27 und das dritte CNT 28 überwachen (vgl. 1). Zu diesem Zweck sind die dritte Kontaktfläche 33 und die vierte Kontaktfläche 34 mit einem Voltmeter 41 gekoppelt.The measurement setup used to determine the state variables is exemplary for one of the microsensors 36 shown. To contact the microsensors 36 to facilitate, are on the substrate 11 or the electrode structures 13 conductor tracks 39 applied, the end of comparatively large contact surfaces 31 . 32 . 33 . 34 provide. The contact surfaces 31 . 32 are used to provide a current flow of the first CNT 26 with a constant current I reach. For this purpose, the current flow with an ammeter 40 supervised. A change in the electrical properties of the first CNT 26 , which is used as a sensor element can be by a voltage across the second CNT 27 and the third CNT 28 monitor (cf. 1 ). For this purpose, the third contact surface 33 and the fourth contact surface 34 with a voltmeter 41 coupled.

In 3 ist derjenige Fertigungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei dem das erste CNT 26 ausgebildet wird. Bis auf die Tatsache, dass die Elektrodenflächen 23, 24 für den nachfolgenden Herstellungsschritt bereits vorhanden, jedoch elektrisch nicht aktiv sind, entspricht das Herstellungsverfahren den von T. Kawano et al. „Formation and characterization of silicon/carbon nanotube/silicon heterojunctions by local synthesis and assembly” im oben angegebenen Aufsatz beschriebenen Verfahren zur Herstellung des zwischen zwei Elektrodenflächen 21, 22 sich erstreckenden CNTs. Hierzu wird die Elektrodenfläche 21 über zwei Spannungsquellen V₁ und V₂ an den Kontaktflächen 31, 31a angesteuert, wobei der Potentialunterschied der Spannungsquellen einen Stromfluss in dem Verbindungsbereich 15, der an die Elektrodenfläche 21 angrenzt, erzeugt. Hierdurch kann die Elektro denfläche 21 aufgeheizt werden, so dass ein Katalysatormaterial 42 wirksam wird und das Wachstum des ersten CNT 26 in einer Atmosphäre mit einem kohlenstoffhaltigen Reaktionsgas beginnt. An der zweiten Elektrodenfläche 22 wird über die Kontaktfläche 32 über die Spannungsquelle V₃ ein geringeres Potential als an die Elektrodenfläche 21 angelegt. Hierdurch entsteht ein elektrisches Feld, dessen Feldlinien im Wesentlichen parallel verlaufen und senkrecht auf den sich gegenüber liegenden Elektrodenflächen 21, 22 stehen. Das wachsende erste CNT 26 richtet sich im Wesentlichen in diesem elektrischen Feld aus, wobei das freie Ende des sich ausbildenden ersten CNT 26 irgendwann die zweite Elektrodenfläche 22 erreicht. Bei einem weiteren Wachstum wird dieses freie Ende mit der zweiten Elektrodenfläche 22 fest verbunden, so dass zwischen den Elektrodenflächen 21, 22 über das erste CNT 26 ein elektrischer Stromfluss ermöglicht wird. Sobald sich diese elektrische Verbindung einstellt, kann der Herstellungsschritt abgeschlossen werden.In 3 the production step of the inventive method is shown in which the first CNT 26 is trained. Except for the fact that the electrode surfaces 23 . 24 already present for the subsequent production step, but are not electrically active, the manufacturing method corresponds to that of T. Kawano et al. "Formation and characterization of silicon / carbon nanotube / silicon heterojunctions by local synthesis and assembly" in the above-mentioned article described method for producing the between two electrode surfaces 21 . 22 extending CNTs. For this purpose, the electrode surface 21 via two voltage sources V ₁ and V ₂ at the contact surfaces 31 . 31a controlled, wherein the potential difference of the voltage sources, a current flow in the connection region 15 attached to the electrode surface 21 adjoins, generates. As a result, the electric denfläche 21 be heated, leaving a catalyst material 42 becomes effective and the growth of the first CNT 26 begins in an atmosphere with a carbon-containing reaction gas. At the second electrode surface 22 is over the contact surface 32 a lower potential than the electrode surface via the voltage source V ₃ 21 created. This creates an electric field whose field lines are substantially parallel and perpendicular to the opposing electrode surfaces 21 . 22 stand. The growing first CNT 26 Aligns substantially in this electric field, with the free end of the forming first CNT 26 eventually the second electrode surface 22 reached. Upon further growth, this free end becomes the second electrode surface 22 firmly connected, so that between the electrode surfaces 21 . 22 over the first CNT 26 an electric current flow is made possible. Once this electrical connection is established, the manufacturing step can be completed.

Danach folgt der zweite Herstellungsschritt gemäß 4. Bei diesem Herstellungsschritt werden die dritte Elektrodenfläche 23 und die vierte Elektrodenfläche 24 in der zu 3 beschriebenen Weise wie dort die Elektrodenfläche 21 geschaltet (Kontaktflächen 33, 33a sowie 34, 34a werden hierzu genutzt). Es lässt sich also ein Strom in den Verbindungsbereichen 15 der dritten Elektrodenfläche 23 und der vierten Elektrodenfläche 24 erzeugen, der zu einer Beheizung derselben führt. Hierdurch wird das Wachstum des zweiten CNT 27 und des dritten CNT 28 initiiert, wobei auch hier ein elektrisches Feld erzeugt wird, um die Wachstumsrichtung zu beeinflussen. Zu diesem Zweck werden die erste Elektrodenfläche 21 und die zweite Elektrodenfläche 22 wieder auf ein geringeres Potential gelegt, als die dritte Elektrodenfläche 23 und die vierte Elektrodenfläche 24 (Verschaltung analog zur Elektro denfläche 2 gemäß 3). Zu bemerken ist hierbei, dass auch das erste CNT 26, welches ja elektrisch mit der ersten Elektrodenfläche 21 und der zweiten Elektrodenfläche 22 verbunden ist, das Potential der Spannungsquelle V₃ aufweist. Hierdurch entsteht ein elektrisches Feld, was sich jeweils zwischen der dritten Elektrodenfläche 23 und dem ersten CNT 26 sowie der vierten Elektrodenfläche 24 und dem ersten CNT 26 ausbildet. Allerdings wird auch ein Einfluss von der ersten Elektrodenfläche 21 und der zweiten Elektrodenfläche 22 ausgeübt, so dass die Feldlinien bei diesem Behandlungsschritt gekrümmt verlaufen. Allerdings findet im Bereich des ersten CNT 26 aufgrund dessen geringen Ausmaßes eine Feldüberhöhung statt, so dass das erste CNT auf die Wachstumsrichtung des zweiten CNT und des dritten CNT zumindest in der Nähe des ersten CNT einen starken Einfluss hat. Dies ist durch die in 4 angedeutete Wachstumsrichtung des zweiten CNT 27 und des dritten CNT 28 angedeutet. Bei großer Entfernung von dem ersten CNT 26, also in der Nähe von den Elektrodenflächen 23, 24, wächst das zweite CNT 27 und das dritte CNT 28 zunächst eher in Richtung der Elektrodenflächen 21, 22. In der Nähe des ersten CNT 26 überwiegt jedoch dessen Einfluss auf die Ausrichtung des elektrischen Feldes, weswegen sich das wachsende zweite CNT 27 und dritte CNT 28 zum ersten CNT hin ausrichten.This is followed by the second production step according to 4 , In this manufacturing step, the third electrode surface 23 and the fourth electrode surface 24 in the too 3 as described there as the electrode surface 21 switched (contact surfaces 33 . 33a such as 34 . 34a are used for this purpose). So it can be a current in the connection areas 15 the third electrode surface 23 and the fourth electrode surface 24 generate, which leads to a heating of the same. This will increase the growth of the second CNT 27 and the third CNT 28 whereby an electric field is also generated here in order to influence the growth direction. For this purpose, the first electrode surface 21 and the second electrode surface 22 again set to a lower potential than the third electrode surface 23 and the fourth electrode surface 24 (Interconnection analogous to the electric denfläche 2 according to 3 ). It should be noted here that the first CNT 26 which is electrically connected to the first electrode surface 21 and the second electrode surface 22 is connected, the potential of the voltage source V ₃ has. This creates an electric field, which in each case between the third electrode surface 23 and the first CNT 26 and the fourth electrode surface 24 and the first CNT 26 formed. However, there is also an influence from the first electrode surface 21 and the second electrode surface che 22 exercised, so that the field lines are curved in this treatment step. However, in the area of the first CNT 26 due to its small extent, field elevation takes place, so that the first CNT has a strong influence on the growth direction of the second CNT and the third CNT at least in the vicinity of the first CNT. This is through the in 4 indicated growth direction of the second CNT 27 and the third CNT 28 indicated. At a great distance from the first CNT 26 , so near the electrode surfaces 23 . 24 , the second CNT grows 27 and the third CNT 28 initially in the direction of the electrode surfaces 21 . 22 , Near the first CNT 26 However, its influence on the alignment of the electric field predominates, which is why the growing second CNT 27 and third CNT 28 align to the first CNT.

Der beschriebene Verlauf der Feldlinien kann gezielt dazu genutzt werden, dass auch ohne einen gemäß 1 dargestellten Versatz der Elektrodenflächen 23, 24 ein Andocken des zweiten CNT 27 und des dritten CNT 28 an zwei unterschiedlichen Stellen 29, 30 des ersten CNT 26 erzwungen werden kann. Der Feldlinienverlauf während des Behandlungsschrittes gemäß 4 ist hierbei von vorrangiger Bedeutung. Dieser kann deswegen unter Verwendung von Blenden beeinflusst werden, die wahlweise und abhängig vom gewünschten Ergebnis die Elektro denflächen 21, 22 ganz oder teilweise elektrisch abschirmen können. In 4 dargestellt ist die Möglichkeit, jeweils die Hälfte der Elektrodenflächen vor bzw. hinter dem ersten CNT 26 abzuschirmen, so dass der wachsende zweite CNT 27 sowie dritte CNT 28 durch die jeweils freien Teile der Elektrodenflächen 21 und 22 eine Vorzugsrichtung erfährt. Weiterhin könnte bei einer großen Entfernung zum ersten CNT 26, also beim anfänglichen Wachstum des zweiten CNT 27 bzw. dritten CNT 28, noch eine zusätzliche elektrische Abschirmung des jeweils noch freien Teils der ersten Elektrodenfläche 21 und der zweiten Elektrodenfläche 22 erfolgen, da sich die Feldüberhöhung am ersten CNT 26 evtl. noch nicht stark genug auswirkt, um die Richtung des Wachstums des zweiten CNT 27 und des dritten CNT 28 vorzugeben.The described course of the field lines can be used specifically to that without a according to 1 shown offset of the electrode surfaces 23 . 24 a docking of the second CNT 27 and the third CNT 28 in two different places 29 . 30 of the first CNT 26 can be forced. The field line course during the treatment step according to 4 is of primary importance here. This can therefore be influenced using diaphragms which optionally and depending on the desired result, the electric denflächen 21 . 22 can completely or partially electrically shield. In 4 shown is the possibility, in each case half of the electrode surfaces in front of or behind the first CNT 26 shield so that the growing second CNT 27 as well as third CNT 28 through the respective free parts of the electrode surfaces 21 and 22 experiences a preferred direction. Furthermore, at a great distance to the first CNT 26 that is, the initial growth of the second CNT 27 or third CNT 28 , nor an additional electrical shielding of each still free part of the first electrode surface 21 and the second electrode surface 22 take place, since the field elevation at the first CNT 26 possibly not strong enough to affect the direction of growth of the second CNT 27 and the third CNT 28 pretend.

In 5 und 6 sind exemplarisch zwei vergrößerte Darstellungen der ersten Stelle 29 gemäß 4 dargestellt. Diese Darstellungen sehen für die zweite Stelle 30 analog aus und können daher auch auf diese bezogen werden. Zu erkennen ist jeweils das erste CNT 26 und das zweite CNT 27. Die Art, wie das zweite CNT 27 an dem ersten CNT 26 andockt, hängt von dem Wachstumsmechanismus des zweiten CNT ab. In 5 ist der Mechanismus des so genannten Tip-Growth dargestellt, bei dem das Katalysatormaterial 22 am freien Ende 44 angekoppelt ist und insofern sich das CNT an dem freien Ende verlängert. Wenn das freie Ende 44 das erste CNT 26 erreicht, dockt das Katalysatormaterial 22 an dem ersten CNT 26 an, wobei eine elektrische Kontaktierung dadurch gewährleistet ist, dass das metallische Katalysatormaterial 22 selbst auch elektrisch leitfähig ist. Weiterhin sind am ersten CNT 26 immobilisierte Fängermoleküle 45 zum Nachweis eines charakteristischen Stoffes 46 zu erkennen. Der Nachweis erfolgt durch eine Messung der sich verändernden elektrischen Eigenschaften des ersten CNT 26.In 5 and 6 are exemplary two enlarged representations of the first place 29 according to 4 shown. These representations look for the second digit 30 analogous and can therefore be based on these. The first CNT can be seen in each case 26 and the second CNT 27 , The way the second CNT 27 at the first CNT 26 docks depends on the growth mechanism of the second CNT. In 5 shows the mechanism of the so-called tip-growth, in which the catalyst material 22 at the free end 44 is coupled and in that the CNT extends at the free end. If the free end 44 the first CNT 26 reached, the catalyst material docks 22 at the first CNT 26 an electrical contacting is ensured by the fact that the metallic catalyst material 22 itself is also electrically conductive. Furthermore, at the first CNT 26 immobilized catcher molecules 45 for the detection of a characteristic substance 46 to recognize. The detection is carried out by measuring the changing electrical properties of the first CNT 26 ,

Gemäß 6 ist der Mechanismus des sogenannten Root-Growth des zweiten CNT 27 dargestellt. In diesem Falle verbleibt das Katalysatormaterial an der dritten Elektrode 23, so dass ein Wachstum des CNT an der Kontaktstelle mit der dritten Elektrodenfläche 23 erfolgt. Wenn das freie Ende 44 des sich ausbildenden zweiten CNT 27 das erste CNT 26 erreicht, so kommt es zu der dargestellten Umschlingung der beiden CNT 26, 27. Auch auf diese Weise ist eine elektrische Kontaktierung zwischen den beiden CNT 26, 27 gewährleistet.According to 6 is the mechanism of the so-called root growth of the second CNT 27 shown. In this case, the catalyst material remains at the third electrode 23 , allowing growth of the CNT at the contact site with the third electrode surface 23 he follows. If the free end 44 of the developing second CNT 27 the first CNT 26 achieved, it comes to the illustrated looping of the two CNT 26 . 27 , Also in this way is an electrical contact between the two CNTs 26 . 27 guaranteed.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

• - N Sinha et al., „Carbon Nanotube-Based Sensors” Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2006, Vol. 6, S. 573–590 [0002] Sinha, et al., "Carbon Nanotube Based Sensors" Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2006, Vol. 6, pp. 573-590 [0002]
• - T. Kawano et al., „Formation and characterization of silicon/carbon nanotube/silicon heterojunctions by local synthesis and assembly”, Applied Physics Leters 89, 163510, 2006 [0004] T. Kawano et al., "Formation and characterization of silicon / carbon nanotube / silicon heterojunctions by local synthesis and assembly", Applied Physics Leters 89, 163510, 2006 [0004]
• - T. Kawano et al. „Formation and characterization of silicon/carbon nanotube/silicon heterojunctions by local synthesis and assembly” [0035] T.Kawano et al. "Formation and characterization of silicon / carbon nanotube / silicon heterojunctions by local synthesis and assembly" [0035]

Claims (11)

Mikrosensor mit einem Sensorelement, welches aus einem ersten CNT (26) besteht, wobei • das erste CNT (26) an seinen beiden Enden in dem Mikrosensor gehalten ist und • das eine Ende des ersten CNT (26) mit einer ersten Kontaktfläche (31) und das andere Ende des ersten CNT mit einer zweiten Kontaktfläche (32) elektrisch leitfähig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement • an einer ersten Stelle mit dem einen Ende eines zweiten CNT (27) elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei das andere Ende des zweiten CNT (27) mit einer dritten Kontaktfläche (33) elektrisch leitfähig verbunden ist, und • an einer in Längsrichtung des ersten CNT (26) von der ersten Stelle (29) beabstandeten zweiten Stelle (30) mit dem einen Ende eines dritten CNT (28) elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei das andere Ende des dritten CNT (28) mit einer vierten Kontaktfläche (34) elektrisch leitfähig verbunden ist.Microsensor with a sensor element which consists of a first CNT ( 26 ), wherein • the first CNT ( 26 ) is held at its two ends in the microsensor and • the one end of the first CNT ( 26 ) with a first contact surface ( 31 ) and the other end of the first CNT with a second contact surface ( 32 ) is electrically conductively connected, characterized in that the sensor element • at a first location with the one end of a second CNT ( 27 ) is electrically conductively connected, wherein the other end of the second CNT ( 27 ) with a third contact surface ( 33 ) is electrically conductively connected, and • at a longitudinal direction of the first CNT ( 26 ) from the first place ( 29 ) spaced second place ( 30 ) with one end of a third CNT ( 28 ) is electrically conductively connected, wherein the other end of the third CNT ( 28 ) with a fourth contact surface ( 34 ) is electrically conductively connected. Mikrosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des ersten CNT (26) jeweils an einer ersten Elektrodenfläche (21) und einer dieser gegenüber liegenden zweiten Elektrodenfläche (22) anliegen und/oder die jeweils anderen Enden des zweiten CNT (27) und dritten CNT (28) jeweils an einer dritten Elektrodenfläche (23) und an einer vierten Elektrodenfläche (24) anliegen und über diese mit den zugehörigen Kontaktflächen (31, 32, 33, 34) verbunden sind.Microsensor according to claim 1, characterized in that the two ends of the first CNT ( 26 ) each on a first electrode surface ( 21 ) and one of these opposing second electrode surface ( 22 ) and / or the respective other ends of the second CNT ( 27 ) and third CNT ( 28 ) each on a third electrode surface ( 23 ) and on a fourth electrode surface ( 24 ) and via these with the associated contact surfaces ( 31 . 32 . 33 . 34 ) are connected. Mikrosensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Elektrodenfläche (23) und die vierte Elektrodenfläche (24) einander gegenüber liegen.Microsensor according to claim 2, characterized in that the third electrode surface ( 23 ) and the fourth electrode surface ( 24 ) are opposite each other. Mikrosensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Elektrodenfläche (23) und die vierte Elektrodenfläche (24) quer zur Richtung des Verlaufes des ersten CNT (26) gesehen versetzt zueinander liegen.Microsensor according to claim 3, characterized in that the third electrode surface ( 23 ) and the fourth electrode surface ( 24 ) transverse to the direction of the course of the first CNT ( 26 ) seen offset from each other. Mikrosensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Elektrodenflächen (21, 22, 23, 24) jeweils genau eine Elektrodenspitze (25) aufweist, welche aus der jeweiligen Elektrodenfläche aufragt.Microsensor according to one of claims 2 to 4, characterized in that at least a part of the electrode surfaces ( 21 . 22 . 23 . 24 ) each exactly one electrode tip ( 25 ), which rises from the respective electrode surface. Mikrosensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenflächen (21, 22, 23, 24) als Flanken von getrennten Elektrodenstrukturen (13) in einer elektrisch leitfähigen Schicht (18) auf einem Substrat (11) mit elektrisch isolierender Oberfläche ausgebildet sind.Microsensor according to one of claims 2 to 5, characterized in that the electrode surfaces ( 21 . 22 . 23 . 24 ) as flanks of separate electrode structures ( 13 ) in an electrically conductive layer ( 18 ) on a substrate ( 11 ) are formed with electrically insulating surface. Mikrosensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstrukturen (13) im Bereich der Elektrodenflächen (21, 22, 23, 24) einen im Vergleich zur jeweils restlichen Elektrodenstruktur verringerten Querschnitt aufweisen.Microsensor according to claim 6, characterized in that the electrode structures ( 13 ) in the area of the electrode surfaces ( 21 . 22 . 23 . 24 ) have a reduced compared to the respective remaining electrode structure cross-section. Mikrosensor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtoberflächen der Elektrodenstrukturen die Kontaktflächen (31, 32, 33, 34) bilden oder über Leiterbahnen (39) mit den Kontaktflächen (31, 32, 33, 34) verbunden sind.Microsensor according to one of claims 6 or 7, characterized in that the layer surfaces of the electrode structures, the contact surfaces ( 31 . 32 . 33 . 34 ) or via printed conductors ( 39 ) with the contact surfaces ( 31 . 32 . 33 . 34 ) are connected. Verfahren zum Erzeugen eines Mikrosensors (36), bei dem als Sensorelement ein erstes CNT (26) zwischen einer ersten Elektrodenfläche (21) und einer von dieser beabstandeten, insbesondere dieser gegenüberliegenden zweiten Elektrodenfläche (22) erzeugt wird, indem • die erste Elektrodenfläche (21), die mit einem das Wachstum von CNT auslösenden Katalysatormaterial (42) belegt ist, auf eine für die angestrebte Katalyse von CNT erforderliche Temperatur gebracht wird, • zwischen der ersten Elektrodenfläche (21) und der zweiten Elektrodenfläche (22) ein elektrisches Feld erzeugt wird • ein Kohlenstoff enthaltendes Reaktionsgas über die erste Elektrodenfläche (21) geleitet wird, wobei ein im elektrischen Feld ausgerichtetes Wachstum des auf der ersten Elektrodenfläche verankerten ersten CNT (26) ausgelöst wird und • die vorstehend beschriebenen Behandlungsschritte eingestellt werden, nachdem das erste CNT (26) eine elektrisch leitfähige Verbindung mit der zweiten Elektrodenfläche (22) ausgebildet hat, dadurch gekennzeichnet, dass mit den vorstehend beschriebenen Behandlungsschritten gleichzeitig oder nacheinander • ein zweites CNT (27) auf einer von dem ersten CNT (26) beabstandeten dritten Elektrodenfläche (23) in einem zwischen dieser Elektrodenfläche (23) und dem ersten CNT (26) verlaufenden elektrischen Feld erzeugt wird und • ein drittes CNT (28) auf einer von dem ersten CNT (26) beabstandeten vierten Elektrodenfläche (23) in einem zwi schen dieser Elektrodenfläche (23) und dem ersten CNT (26) verlaufenden elektrischen Feld erzeugt wird, wobei elektrisch leitfähige Verbindungen des zweiten CNT (27) bzw. des dritten CNT (28) mit dem ersten CNT (26) an zwei in dessen Längsrichtung beabstandeten Stellen (29, 30) erzeugt werden.Method for generating a microsensor ( 36 ), in which a first CNT ( 26 ) between a first electrode surface ( 21 ) and a spaced from this, in particular this opposite second electrode surface ( 22 ) is generated by • the first electrode surface ( 21 ) with a catalyst material triggering the growth of CNT ( 42 ), is brought to a required for the desired catalysis of CNT temperature, • between the first electrode surface ( 21 ) and the second electrode surface ( 22 ) an electric field is generated • a carbon-containing reaction gas over the first electrode surface ( 21 ), wherein an aligned in the electric field growth of the anchored on the first electrode surface first CNT ( 26 ) and • the treatment steps described above are set after the first CNT ( 26 ) an electrically conductive connection with the second electrode surface ( 22 ), characterized in that with the treatment steps described above simultaneously or successively • a second CNT ( 27 ) on one of the first CNTs ( 26 ) spaced third electrode surface ( 23 ) in one between this electrode surface ( 23 ) and the first CNT ( 26 ) electric field is generated and • a third CNT ( 28 ) on one of the first CNTs ( 26 ) spaced fourth electrode surface ( 23 ) in a between this electrode surface ( 23 ) and the first CNT ( 26 ) is generated, wherein electrically conductive connections of the second CNT ( 27 ) or the third CNT ( 28 ) with the first CNT ( 26 ) at two longitudinally spaced locations ( 29 . 30 ) be generated. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des ersten CNT (26) über die erste Elektrodenfläche (21) mit einer ersten Kontaktfläche (31) und/oder das andere Ende des ersten CNT (26) über die zweite Elektrodenfläche (22) mit einer zweiten Kontaktfläche (32) und/oder das andere Ende des zweiten CNT (27) über die dritte Elektrodenfläche (23) mit einer dritten Kontaktfläche (33) und/oder das andere Ende des dritten CNT (28) über die vierte Elektrodenfläche (24) mit einer vierten Kontaktfläche (34) elektrisch leitfähig verbunden wird.Method according to claim 9, characterized in that the one end of the first CNT ( 26 ) over the first electrode surface ( 21 ) with a first contact surface ( 31 ) and / or the other end of the first CNT ( 26 ) over the second electrode surface ( 22 ) with a second contact surface ( 32 ) and / or the other end of the second CNT ( 27 ) over the third electrode surface ( 23 ) with a third contact surface ( 33 ) and / or the other end of the third CNT ( 28 ) over the fourth electrode surface ( 24 ) with a fourth contact surface ( 34 ) is electrically conductively connected. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrodenfläche (21) und/oder die zweite Elektrodenfläche (22) während der Erzeugung des zweiten CNT (27) und des dritten CNT (28) zumindest zeitweise elektrisch abgeschirmt werdenMethod according to one of claims 9 or 10, characterized in that the first electrode surface ( 21 ) and / or the second electrode surface ( 22 ) during generation of the second CNT ( 27 ) and the third CNT ( 28 ) are at least temporarily shielded electrically