Kooperationen

Laufende Projekte

Nanoflex:
Im Rahmen von Nanoflex sollen Nanodrähte auf ihr Potential als Antireflexionsschichten in optischen Systemen bewertet werden. Grundlage dieser Bewertung bilden messtechnische Untersuchungen sowie softwarebasierte Modellbildung und Simulationen.

Ungewollte Spiegelungen in optischen Instrumenten führen zu fehlerhaften Bildinformationen. Blenden und eine schwarze Mattierung der Linsenränder und Tubuswand werden zur Unterdrückung eingesetzt. Problematisch dabei ist, dass das störende Licht häufig unter sehr flachen Winkeln auf diese Oberflächen auftrifft. Unter diesen flachen Winkeln wird jede Oberfläche zu einem fast idealen Spiegel. Die übliche mattschwarze Einfärbung dieser Flächen zur Reduzierung von Streulicht und Reflexen ist oft nicht ausreichend.

Nanodrähte weisen für diese Problemstellung vielversprechende Eigenschaften auf. Werden diese
senkrecht auf den Tubusinnenseiten aufgebracht, trifft die Strahlung nahezu senkrecht auf die
Nanodrahtseitenflächen auf. Durch die starke Krümmung der Drahtoberflächen entsteht keine
merklich gerichtete Reflexion. Das reflektierte Licht wird bei einer einzelnen Reflexion absorbiert und
der Rest stark im Raum verteilt.

Fluoreszenzmarker:
Im Rahmen eines Forschungsprojektes in Kooperation mit dem Fachbereich Pharmazie der Phillips-Universität Marburg wird ein Messsystem entwickelt, um biologische Marker quantitativ zu erfassen. Diese biologischen Marker sind sogenannte Fluoreszenz-Marker, welche häufig in der Pharmazie für verschiedenen Messmethoden eingesetzt werden.

Die nützlichen Eigenschaften der Fluoreszenz-Marker liegen darin, dass sie Energie in Form von Licht absorbieren können und unter bestimmten Bedingungen wieder als optische Energie emittieren. Das emittierte Licht wird von einem optischen Sensor, ein sogenannter Photonenmischdetektor (PMD), empfangen und das Ausgangssignal entsprechend verändert.

Ortsfrequenzfiltersysteme zur Geschwindigkeitsmessung:
Zur berührungslosen Messung von Wegstrecken oder Geschwindigkeiten mit großem Messbereich oder hoher Präzision wird ein System auf Basis einer Ortsfrequenzfilterung entwickelt. Dazu wird eine sich bewegende Struktur einer Oberfläche ausgemessen und diese Ergebnisse durch eine spezielle Gewichtung der Messwerte in Bezug zur zurückgelegten Strecke gebracht, wodurch eine Ortsfrequenzfilterung entsteht. Die Abarbeitung auf einem FPGA soll zusätzliche Vorteile bei der Verarbeitungsgeschwindigkeit liefern. Als eigentlicher Sensor soll im späteren Verlauf ein Zeilensensor verwendet werden.

Ehemalige Projekte

KlettWelding:
Das LOEWE3 Verbundforschungsprojekt KlettWelding beschäftigt sich mit der Bewertung neuartiger Nanostrukturoberflächen. Der Kooperationspartner NanoWired aus Darmstadt hat diese für eine völlig neuartige Verbindungstechnologie entwickelt, bei der mit Nanodrähten beraste Oberflächen nur durch Zusammenpressen verbunden werden. Um die Qualität dieser Verbindungen stets auf gleich hohem Niveau halten zu können, müssen die Oberflächen vor der Verbindung auf Fehler überprüft werden. Dazu wird ein Qualitätssicherungssystem auf Basis berührungsloser optischer Verfahren entwickelt.

Funktionserhaltendes Recycling von Photovoltaikmodulen:
Das zum 1. Januar 2015 in Kraft getretene ElectroG2 fordert für ausgediente PV-Module eine Recyclingquote von 80 %. Das rohstoffliche Recycling liefert pro Modul Erlöse von lediglich 8 € bei Aufwendungen im Bereich von 32 €. Im Rahmen dieses LOEWE3 Projektes werden Methoden und Verfahren zur Detektion defekter Solarzellen entwickelt, um diese Austauschen zu können.

CMOS-ASICS:
Ein Projekt war die Entwicklung eines integrierten optoelektronischen Schaltkreises, eines sogenannten analogen mixed-signal CMOS-ASICS, der als „full custom“ Lösung in 0.5 µm CMOS-Technologie entwickelt wurde, im Vordergrund der Tätigkeiten. In der Vergangenheit wurden bereits mehrere Projekte für rein elektronische ASICS erfolgreich abgeschlossen. Im letzten größeren Projekt, das vom HMWK gefördert wurde, konnte gezeigt werden, dass auch Photodioden mit ausreichend guten Eigenschaften im Standard-CMOS-Prozess integriert werden können. Aufgrund dieser Ergebnisse konnte die Firma Corrsys 3d Sensors AG von diesem Projekt überzeugt werden. Von Dezember 2005 bis Dezember 2007 wurde es von der HessenAgentur gefördert.
Während man bislang davon ausging, dass sich die Eigenschaften der Schaltkreise mit kleiner werdenden Strukturen skalieren und damit vorhersehbar waren, ändern sich die Eigenschaften bei Strukturen unter 100 nm grundsätzlich. Die bisherigen Modelle zur Schaltungssimulation beschreiben das reale Verhalten der Bauelemente nicht mehr. Quantisierungseffekte und zusätzliche Einflüsse auf den Ladungstransport müssen berücksichtigt werden. Mit dem Ziel der Entwicklung neuer Modelle für zukünftige sub-45nm Bauelementstrukturen wie beispielsweise Double-Gate-FETs oder FinFETs wird im Rahmen des „EU Network of Excellence SINANO” gemeinsam mit einer spanischen Universität ein Promotionsverfahren hierzu durchgeführt.

MICOLA:
Im Rahmen des MICOLA-Projektes entstand in einer vollständig analogfähigen 2.4mm-CMOS-Technologie ein Längenmesssystem, bestehend aus einem Mixed- Signal-ASIC und einem konventionellen 2-Phasen-MR-Sensorelement. Bei dieser Entwicklung wurde der gesamte Analogteil auf Transistorebene entwickelt, da die verwendete ASIC-Technologie keine 3V-Low-Power-Funktionszellen mit den erforderlichen Analogeigenschaften bereitstellen konnte. Für den Digitalteil ergaben umfangreiche systematische Architekturstudien eine in Bezug auf die Stromaufnahme optimierte Architektur, welche durch Syntheseverfahren on chip realisiert wurde. Als Ergebnis entstand ein fertiger Systemprototyp, bestehend aus 3V-ASIC, Sensor und Zusatzelektronik.

LIMP:
Ein zweites Längenmesssystem (LIMP) wurde entwickelt, welches aus einem preiswerten Mehrphasensensor und einem Mixed-Signal-ASIC in Submikrometer-CMOS-Technologie (0.7mm) besteht. Auch hier lag der Entwicklungsschwerpunkt wieder auf dem Low-Power-Analogteil (offsetkompensiertes Komparatorfeld in SC-Technik), der eigentlichen Sensorschnittstelle, während der Digitalteil vollständig aus einer VHDL-Verhaltenspezifikation synthetisiert wurde. Das System wurde als Prototyp (diskreter Aufbau) in der Industrie parallel zur ASIC-Entwicklung erfolgreich erprobt; auch hier liegt eine fertiges Funktionsmuster, bestehend aus Sensor, ASIC und Display, vor.

PREDICTMOS:
Die von der Arbeitsgruppe entwickelten Beiträge zur Modellierung von Sub-µ-MOSFETs konzentrieren sich auf die analytische Lösung der zweidimensionalen Poisson-Gleichung im Kanalbereich mit Hilfe der konformen Abbildungstechnik. Es konnten Modelle für die Schwellspannungsverschiebung und das Oberflächenpotential abgeleitet werden. Die entwickelten Modellgleichungen für Standard-Bulk-MOSFETs bis hinab zu einer Kanallänge von 100nm bieten einen maximalen Strukturbezug und verwenden ausschließlich physikalisch motivierte Parameter und Geometriegrößen. Das Modellpaket wurde in den Netzwerksimulator ELDO implementiert. Damit kann das Modell PREDICTMOS auch in umfangreichen Schaltungen entsprechend der SPICE-Syntax verwendet werden.