Forschung im Überblick

Wir erforschen und entwickeln Mikrosysteme auf der Basis von Halbleiter-Technologien, IC-Prozessen und damit kompatiblen mikrosystemtechnischen Fertigungsmethoden. Unsere Aktivitäten reichen vom Entwurf und der Simulation sowie analytischen Modellierung von Mikrostrukturen und -systemen über die Entwicklung und Optimierung von Herstellungsverfahren und die Materialcharakterisierung bis hin zum Systemaufbau. Der Test und die Qualifikation der gefertigten Bauteile und Systeme schließt die Entwicklungskette ab.

Unsere Forschungsaktivitäten werden häufig von Anwendungsperspektiven inspiriert. Diese können sich aus Fragestellungen unserer industriellen und akademischen Kooperationspartner ableiten. Dabei wird Zusammenarbeit innerhalb der Gruppe und mit Partnern bei uns großgeschrieben. Diese reicht von Machbarkeitsstudien kleinen Umfangs bis zu großen EU- und Excellenzcluster-Projekten.

Unsere Forschung gliedert sich in die folgenden Bereiche:

Physikalische Mikrosensorik

Wir entwickeln Mikrosensoren für die Messung physikalischer Messgrößen mittels siliziumbasierter Bauteile. Dabei entwickeln wir neue Konzepte, optimieren etablierte Methoden und gehen den physikalischen Grundlagen der Sensorfunktion auf die Spur, unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften, der technologisch möglichen Bauteilgeometrien und der Betriebsmodi. Für die Sensorfertigung setzen wir Technologien aus IMTEKs Reinraum Service Center, Fertigungsmethoden unserer Projektpartner und kommerzielle CMOS-Prozesse in Kombination mit innovativen Mikrostrukturierungsmethoden und Aufbau- und Verbindungstechniken ein. Der Sensorentwurf wird durch die numerische Simulation und analytische Modellierung und durch im Haus gemessene Materialparameter unterstützt. Derzeit konzentrieren sich unseren Arbeiten auf die

Mikrostrukturen und -systeme für die Lebenswissenschaften

Wir entwickeln neue Werkzeuge für den Einsatz in Rahmen von biomedizinischen Fragestellungen. Dabei setzen wir auf die Kombination von mikrostrukturierten Siliziumkomponenten, von optoelektronischen III-V-Halbleiterbauteilen, dielektrischen Schichten und biokompatiblen Metallschichten sowie innovativen Aufbau- und Verbindungstechniken unter Verwendung polymerischer Dünnschichten und Dünnschichtmetallisierungssystemen zur Realisierung anwendungsspezifischer Systeme. Die Anwendungsfelder der von uns entwickelten Werkzeuge umfassten bisher die Dermatologie, die Zellbiologie, die Neurowissenschaften, die Kardiologie und die Hörwissenschaft. Die Strukturen implementieren unsere eigenen kreativen Ideen bei gleichzeitiger Orientierung an den Spezifikationen und experimentellen Wünschen unserer Partner in den jeweiligen Wissenschaftsgebieten. Zurzeit arbeiten wir in folgenden Bereichen:

Methoden der Material-, Bauteil- und Systemcharakterisierung

Neue Mikrosensoren und -systeme erfordern in vielen Fällen neue Methoden zu ihrer Charakterisierung. Des Weiteren ist die Extraktion von Materialeigenschaften eine zentrale Aufgabe im Hinblick auf die Realisierung von leistungsfähigen und zuverlässigen Mikrosensoren. Da entsprechende Apparaturen häufig nicht von der Stange gekauft werden können, entwickeln wir eigene Aufbauten mit der benötigten Funktionalität. Diese kommen einerseits in eigenständigen Projekten zur Materialcharakterisierung zum Einsatz. Andererseits unterstützen sie konkret andere Projekte durch die Messung von prozessabhängigen Sensitivitäten und Quersensitivitäten, der Sensorstabilität, von unerwünschten Offsets usw. Kunden aus der Industrie sowie Partner aus der Akademie nutzen unsere Apparaturen für ihre spezifischen Zwecke als Dienst- oder Kooperationsleistungen oder lassen sie auf Wunsch für Ihren eigenen Standort von uns anfertigen.

Mechanische Charakterisierung
Piezoresistive Koeffizienten
Magnetische Charakterisierung
Optische und optoelektronische Charakterisierung
Elektrische und elektrochemische Charakterisierung

Ehemaliger Schwerpunkt: Energy Harvesting

Aufgrund inzwischen abgeschlossener Arbeiten verfügen wir über Erfahrung auf dem Gebiet des Energy Harvesting mit miniaturisierten Systemen. Die Gewinnung von Energie aus der Umgebung durch optimierte Mikrowandler ermöglicht die Realisierung von energieautarken Sensorknoten. Diese sind wichtige Komponenten in verteilten Sensornetzwerken und mobilen Anwendungen ohne die Möglichkeit einer drahtgebundenen Energieversorgung. Umgebungsenergien stehen unter anderem als Bewegung bzw. Schwingungen, als Temperaturgradienten, als Strahlungsleistung usw. zur Verfügung. Mikrokomponenten adäquaten Designs sind in der Lage, eine ausreichende Menge dieser Energie in elektrische Energie zu wandeln, um zumindest eine zeitweise Sensorfunktion und Datenübertragung zu ermöglichen. Die Entwicklung solcher Wandlerkomponenten erfordert Fortschritte auf der Material- und Technologieseite, sowie eine sorgfältige Abstimmung des Wandlermechanismus und der Wandlergeometrie auf die vorliegende Energiequelle. Überlegungen zur Systemoptimierung verdienen in diesem Gebiet üblicherweise eine besondere Beachtung. Wir haben an thermischen und mechanischen Wandlerprinzipien und -strukturen gearbeitet:

Ausgründungen

Sensirion AG, Stäfa, Schweiz

Gegründet 1998
Produkte: Durchflusssensorik, Umweltsensorik
Anwendungsbereiche: Prozesskontrolle, Medizintechnik, Automobiltechnik, HVAC, Consumer

Atlas Neuroengineering, Leuven

Gegründet 2012
Produkte: Miniaturisierte neuronale Sonden und Hilfswerkzeuge
Anwendungsbereich: Experimentelle Neurowissenschaften