Piezoresistive Biegebalkensensoren werden entwickelt, mit denen adsorbierte Luftschadstoffe wie Partikel und Abgase resonant gravimetrisch gemessen werden können. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit werden Resonatorabmessungen bis in den unteren µm-Bereich reduziert bzw. deren wirksame Oberfläche mit komplexen Nanostrukturen massiv vergrößert. Mit adaptiven elektronischen Systemen wird soll die Signalqualität für eine Resonanzfrequenznachführung in Echtzeit optimiert werden.
M. Sc. Iqbal Syamsu, "Piezoelectric micro-electro-mechanical systems for gas sensors", gefördert durch ein Stipendium des Ministry of Research, Technology and Higher Education of the Republic of Indonesia (RISTEKDIKTI, Nr. 343/RISET-Pro/FGS/VII/2016), laufend
Dr.-Ing. Andi Setiono, "Parasitic-crosstalk elimination in electrothermal piezoresistive cantilever resonators for real-time frequency-tracking operation", Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik der TU Braunschweig, 2021, gefördert durch ein Stipendium des Ministry of Research, Technology and Higher Education of the Republic of Indonesia (RISTEKDIKTI, Nr. 343/RISET-Pro/FGS/VII/2016).
Dr.-Ing. Wilson Ombati Nyang‘au, "Microcantilever-based measurement of mass and magnetic moment of liquidborne magnetic micro and nanoparticles", Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik der TU Braunschweig, 2021, gefördert durch ein Stipendium des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ, Nr. 27070024).
Dr.-Ing. Jiushuai Xu, "Wearable gas sensors based on silicon MEMS/NEMS-based resonators", Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik der TU Braunschweig, 2020, gefördert durch ein Promotionsstipendium des China Scholarship Council (CSC, Nr. 201506300019)
Zeitschriften-Veröffentlichungen / Buchkapitel (Auswahl, seit 2019):
Jiushuai Xu and Erwin Peiner, "Dimensional-Nanopatterned Piezoresistive Silicon Microcantilever for Environmental Sensing", in "Advanced MEMS/NEMS Fabrication and Sensors", Editor: Dr. Zhuoqing Yang (Springer Nature Switzerland AG, 2022), 19-47; https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-030-79749-2_2.
Wilson Ombati Nyang’au, Tamara Kahmann, Thilo Viereck, Erwin Peiner, "MEMS-based cantilever sensor for simultaneous measurement of mass and magnetic moment of magnetic particles", Chemosensors 9 (2021) 207 (19pp); https://doi.org/10.3390/chemosensors9080207.
Andi Setiono, Michael Fahrbach, Alexander Deutschinger, Ernest J. Fantner, Christian H. Schwalb, Iqbal Syamsu, Hutomo Suryo Wasisto, Erwin Peiner, "Performance of an Electrothermal MEMS Cantilever Resonator with Fano-Resonance Annoyance under Cigarette Smoke Exposure", Sensors 21 (2021) 4088 (19pp); doi: 10.3390/s21124088.
Maik Bertke, Ina Kirsch, Erik Uhde, Erwin Peiner, "Ultrafine Aerosol Particle Sizer Based on Piezoresistive Microcantilever Resonators with Integrated Air-Flow Channel", Sensors 21 (2021) 3731 (19pp); doi: 10.3390/s21113731.
W. O. Nyang’au, A. Setiono, A. Schmidt, H. Bosse, E. Peiner, "Sampling and Mass Detection of a Countable Number of Microparticles Using on-Cantilever Imprinting", Sensors 20(9) (2020) 2508; https://doi.org/10.3390/s20092508.
A. Setiono, M. Bertke, W. O. Nyang’au, J. Xu, M. Fahrbach, I. Kirsch, E. Uhde, A. Deutschinger, E. J. Fantner, C. H. Schwalb, H. S. Wasisto, E. Peiner, "In-plane and out-of-plane MEMS piezoresistive cantilever sensors for nanoparticle mass detection", Sensors 20(3) (2020) 618 (18pp); https://doi.org/10.3390/s20030618.
M. Bertke, J. Xu, A. Setiono, I. Kirsch, E. Uhde, E. Peiner, "Fabrication of a micro-cantilever-based aerosol detector with integrated electrostatic on-chip ultrafine particle separation and collection", J. Micromech. Microeng. 30 (2020) 014001 (13pp); DOI: 10.1088/1361-6439/ab4e56.
J. Xu, M. Bertke, H. S. Wasisto, E. Peiner, Invited Topical Review: “Piezoresistive Microcantilevers for Humidity Sensing”, J. Micromech. Microeng. 29 (2019) 053003 (29pp), https://doi.org/10.1088/1361-6439/ab0cf5.
A. Setiono, W. O. Nyang’au, M. Fahrbach, J. Xu, M. Bertke, H. S. Wasisto, E. Peiner, “Improvement of frequency responses of an in-plane electro-thermal cantilever sensor for real-time measurement”, J. Micromech. Microeng. 29 (2019) 124006 (12pp); https://doi.org/10.1088/1361-6439/ab4e29.
W. O. Nyang’au, A. Setiono, M. Bertke, H. Bosse, E. Peiner, “Cantilever-droplet-based sensing of magnetic particle concentrations in liquids”, Sensors 19 (2019) 4758 (18pp); doi:10.3390/s19214758.
Andi Setiono, Jiushuai Xu, Maik Bertke, Wilson Ombati Nyang’au, Michael Fahrbach, Hutomo Suryo Wasisto, Erwin Peiner, “Real-Time Frequency Tracking of an Electro-Thermal Piezoresistive Cantilever Resonator with ZnO Nanorods for Chemical Sensing”, Chemosensors 7 (2019) 2; doi:10.3390/chemosensors7010002. Editor's Choice Articles of 2019 in Chemosensors.
A. Setiono, M. Fahrbach, M. Bertke, J. Xu, G. Hamdana, H. S. Wasisto, E. Peiner, “Phase optimization of thermally-actuated piezoresistive resonant MEMS cantilever sensors”, J. Sens. Sens. Syst. 8 (2019) 37–48; https://doi.org/10.5194/jsss-8-37-2019.
Javier Toledo, Víctor Ruiz-Díez, Maik Bertke, Hutomo Suryo Wasisto, Erwin Peiner, José Luis Sánchez-Rojas, “Piezoelectric MEMS resonators for cigarette particle detection”, Micromachines 10 (2019) 145; https://doi.org/10.3390/mi10020145.
Piezoresistive Mikro-Cantilever-Tast- und Kraftsensoren zur Prüfung von Werkstückoberflächen (Form, Rauheit, Viskoelastizität) werden für den Einsatz in der industriellen Produktion weiter entwickelt. Die für Kontaktresonanz-Messungen erforderliche Aktorik soll mit integrierten Heiz- bzw. Piezoaktoren dargestellt werden.
M. Sc. Michael Fahrbach, "Multifunctional ultrafast microprobes for on‐the‐machine measurements", laufend
Dr.-Ing. Gerry Hamdana, "MEMs piezoresistive force sensors based on micro-/nanostructured silicon components", Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik der TU Braunschweig, 2018
Zeitschriften-Veröffentlichungen (Auswahl, seit 2013):
Michael Fahrbach, Min Xu, Wilson Ombati Nyang’au, Oleg Domanov, Christian H. Schwalb, Zhi Li, Christian Kuhlmann, Uwe Brand, Erwin Peiner, "Damped Cantilever Microprobes for High-Speed Contact Metrology with 3D Surface Topography", Sensors 23 (2023) (14pp), 2003; https://doi.org/10.3390/s23042003.
Min Xu, Ziqi Zhou, Thomas Ahbe, Erwin Peiner, Uwe Brand, "Using a Tip Characterizer to Investigate Microprobe Silicon Tip Geometry Variation in Roughness Measurements", Sensors 22 (2022) 1298 (15pp); https://doi.org/10.3390/s22031298;
Linus Teir, Tuomas Lindstedt, Thomas Widmaier, Björn Hemming, Uwe Brand, Michael Fahrbach, Erwin Peiner and Antti Lassila, "In-line measurement of the surface texture of rolls using long slender piezoresistive microprobes", Sensors 21 (2021) 5955 (14pp); https://doi.org/10.3390/s21175955;
Michael Fahrbach, Sebastian Backes, Heinrich Behle, Min, Xu, Brunero Cappella, Uwe Brand, Erwin Peiner, "Customized piezoresistive microprobes for combined imaging of topography and mechanical properties", Measurement: Sensors 15 (2021) 100042 , https://doi.org/10.1016/j.measen.2021.100042; Daten verfügbar.
Min Xu, Zhi Li, Michael Fahrbach, Erwin Peiner, Uwe Brand, “Investigating the trackability of silicon microprobes in high-speed surface measurements”, Sensors 21 (2021) 1557 (13pp); doi: 10.3390/s21051557.
Michael Fahrbach, Sebastian Friedrich, Brunero Cappella, Erwin Peiner "Calibrating a high-speed contact-resonance profilometer", J. Sens. Sens. Syst. 9 (2020) 179–187, https://doi.org/10.5194/jsss-9-179-2020.
Z. Li, S. Gao, U. Brand, K. Hiller, S. Hahn, G. Hamdana, E. Peiner, H. Wolff, D. Bergmann, "Nanomechanical Characterization of Vertical Nanopillars Using an MEMS-SPM Nano-Bending Testing Platform" Sensors 19 (2019) 4529 (13pp); doi:10.3390/s19204529.
U. Brand, M. Xu, L. Doering, J. Langfahl-Klabes, H. Behle, S. Bütefisch, T. Ahbe, E. Peiner, T. Frank, B. Mickan, I. Kisilev, M. Hauptmannl, M. Drexel, "Long slender piezoresistive silicon microprobes for fast measurements of roughness and mechanical properties inside microholes with diameters below 100 µm", Sensors 19 (2019) 1410; doi:10.3390/s19061410.
M. Bertke, M. Fahrbach, G. Hamdana, J. Xu, H. S. Wasisto, E. Peiner, "Contact Resonance Spectroscopy for On-The-Machine Manufactory Monitoring", Sens. Actuat. A Phys. 279 (2018) 501–508; doi: 10.1016/j.sna.2018.06.012.
Lutz Doering, Uwe Brand, Sebastian Bütefisch, Thomas Ahbe, Thomas Weimann, Erwin Peiner, Thomas Frank, "High-speed microprobe for roughness measurements in high-aspect-ratio microstructures", Meas. Sci. Technol. 28 (2017) 034009 (9pp); doi:10.1088/1361-6501/28/3/034009.
Erwin Peiner and Lutz Doering, "Nondestructive Evaluation of Diesel Spray Holes Using Piezoresistive Sensors", IEEE Sensors J. 13 (2013) 701-708, DOI: 10.1109/JSEN.2012.2225614.
Wir entwickeln Verfahren zur Strukturierung von Halbleitern in Nanodraht-Arrays
für Untersuchungen zur Selbst- und Defektdiffusion,
für Bauelemente zur thermo- und piezoelektrischen bzw. photovoltaischen Energiewandlung,
als Anoden für Lithium-Ionen-Batterien und
zur Validierung von Messtechnik für deren Charakterisierung.
Mit kristallinem p-leitendem Silizium, das in einem aluminothermischen Niedertemperaturprozess aus Glas synthetisiert wird, sollen Solarzellen realisiert werden. Der Aufbau der Zelle soll vertikal sein, da prozessbedingt im unteren Bereich des Siliziums schon eine hoch p-leitende Schicht vorliegt. Der oben eingebrachte n-Bereich muss transparent passiviert und kontaktiert werden.
M. Sc. Andam Deatama Refino, "Vertical silicon nanowires as an anode for lithium-ion battery", gefördert durch ein BPP-LN Promotionsstipendium des Ministry of Research, Technology and Higher Education of the Republic of Indonesia (RISTEKDIKTI, Nr. T/912/D3.2/KD.02.01/2019), laufend
M. Sc. Frank Eric Boye Anang, "Energy harvester based on semiconductor nanowire arrays", gefördert durch ein Stipendium des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ), laufend
Dr. Ing. Dennis Zillmann, „Thermoelektrische Module basierend auf Halb-Heusler-Materialien“, Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik der TU Braunschweig, 2018
Dr.-Ing. Andrej Stranz, „Untersuchung von einkristallinem Bulk-Silizium und Silizium-Nanosäulen für die thermoelektrische generatorische Energieumwandlung“, Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik der TU Braunschweig, 2013
Geförderte Projekte:
BMWi, 03THWNI009, "Photovoltaik mit kristallinem Silizium auf Fenster-Glas - PV-CSS" 10/2021 - 12/2022
BMBF, 01DP21003, "3D-nanoskalige Siliziumanoden für Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energiedichte - SiNanoBatt; Herstellungstechnologien für 3D-Silizium-Nanoanoden mit hohem Aspektverhältnis" 02/2021 - 01/2024
Zeitschriften-Veröffentlichungen/Patente (Auswahl, seit 2013):
Ingrid Schall, Stefan G. Ebbinghaus, Christian Strelow, and Erwin Peiner, "Multicrystalline, Highly Oriented Thick-Film Silicon from Reduction of Soda-Lime Glass", Adv. Mater. Interfaces 2023, 2300681 (9pp); https://doi.org/10.1002/admi.202300681.
Andam Deatama Refino, Egy Adhitama, Marlena M. Bela, Sumesh Sadhujan, Sherina Harilal, Calvin Eldona, Heiko Bremers, Muhammad Bashouti, Afriyanti Sumboja, Marian C. Stan, Martin Winter, Tobias Placke, Erwin Peiner, and Hutomo Suryo Wasisto, "Impact of exposing lithium metal to monocrystalline vertical silicon nanowires for lithium-ion microbatteries", Communications Materials 4 (2023) 58 (11pp); https://doi.org/10.1038/s43246-023-00385-0.
Lauryna Siaudinyte, R. Koops, P.E. Hansen, J. Xu, E. Peiner, "Hybrid metrology for nanometric energy harvesting devices", Meas Sci. Technol. 34 (2023) 094008 (8pp); DOI 10.1088/1361-6501/acdf08.
Jan K. Prüßing, Tim Böckendorf, Felix Kipke, Jiushuai Xu, Prabowo Puranto, John Lundsgaard Hansen, Dominique Bougeard, Erwin Peiner, and Hartmut Bracht, "Retarded Boron and Phosphorus Diffusion in Silicon Nano Pillars due to Stress Induced Vacancy Injection", J. Appl. Phys. 131 075702 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0078006.
Jan K. Prüßing, Tim Böckendorf, Gerry Hamdana, Erwin Peiner, Hartmut Bracht, "Defect distribution in boron doped silicon nanostructures characterized by means of scanning spreading resistance microscopy" J. Appl. Phys. 127 (2020) 055703; doi: 10.1063/1.5134558.
G. Hamdana, P. Puranto, J. Langfahl-Klabes, Z. Li, F. Pohlenz, Min Xu, T. Granz, M. Bertke, H. S. Wasisto, U. Brand, E. Peiner, “Determination of nanomechanical properties of crystalline silicon pillars by nanoindentation”, Sens. Actuat. A Phys. 283 (2018) 65–78; doi.org/10.1016/j.sna.2018.09.035.
T. Südkamp, G. Hamdana, M. Descoins, D. Mangelinck, H. S. Wasisto, E. Peiner, H. Bracht, "Self-diffusion in single crystalline silicon nanowires" J. Appl. Phys. 123 (2018) 161515; doi: http://dx.doi.org/10.1063/1.4996987.
G. Hamdana, L. Caccamo, M. Bertke, T. Südkamp, H. Bracht, H. S. Wasisto, E. Peiner, "Enhanced colloidal lithography for fabrication of well-defined-area silicon nanowires", Microelectronic Engineering 179 (2017) 74-82; dx.doi.org/10.1016/j.mee.2017.04.030.
D. Zillmann, D. Metz, B. Matheis, A. Dietzel, A. Waag, E. Peiner, "Thermoelectric generators fabricated from large-scale produced Zr-/Hf-based half-Heusler compounds using Ag sinter bonding" J. Electron. Mater. 48 (2019) 5363-5374; https://doi.org/10.1007/s11664-019-07366-5.
D. Zillmann, A. Waag, E. Peiner, M.-H. Feyand, A. Wolyniec, "Thermoelectric and structural properties of large-scale produced Zr-/Hf-based half-Heusler compounds" J. Electron. Mater. 47 (2018), 1546-1554; https://doi.org/10.1007/s11664-017-5917-7.
W. Wu, A. Bentaleb, A. Waag, E. Peiner, "Fabrication and characterization of single-pair thermoelectric generators of bismuth telluride using silver-sintering technology" Materials Today: Proceedings 5 (2018) 10401–10407; https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.12.288.
A. Stranz, A. Waag, E. Peiner, "Investigation of thermoelectric parameters of Bi2Te3 - TEGs assembled using pressure-assisted silver powder sintering-based joining technology" J. Electron. Mater. 44 (2015) 2055-2060; DOI: 10.1007/s11664-015-3655-2.
A. Stranz, A. Waag, E. Peiner, "High-temperature performance of stacked silicon nanowires for thermoelectric power generation" J. Electron. Mater. 42 (2013) 2233-2238, DOI: 10.1007/s11664-013-2590-3.
