Zu sehen ist ein Wafer mit fertig prozessierten Sensoren in Großaufnahme.

Elektronenoptische und Optoelektronische Systeme

Die Mitarbeitenden im Forschungcluster LEOS beschäftigen sich mit der Realisierung, Charakterisierung und Anwendung von halbleiterbasierten Sensor- und Aktorelementen sowie mit laserbasierten Technologien zur Bearbeitung und Strukturierung verschiedenster Materialien in Kooperation mit Forschungsinstituten und Industriepartnern. Neben einem voll ausgestatteten Reinraumlabor stehen modernste Herstellungsmethoden der Lasermikrostrukturierung und Mikrodrucktechniken dafür zur Verfügung. Wir bieten Ihnen kompetentes Know-how für anwendungsorientierte Forschung in den Bereichen Halbleitertechnik, Mikrosystemtechnik, Optoelektronik, Mikromaterialbearbeitung und Mikrosensorik.

Ziele & Schwerpunkte

 

Fakultäts- und hochschulübergreifend sowie in Kooperation mit industriellen Partner soll eine Symbiose zwischen grundlagenorientierter und anwendungs­naher Forschung geschaffen werden. Zugleich sollen die Querschnittstechnologien Sensorik und Digitalisierung im Forschungsprofil der OTH Regensburg gestärkt werden. 

Veröffentlichungen der vonseiten der OTH Regensburg vertretenen Personen finden Sie auf dem Publikationsserver.

Forschungsthemen

  • Mikro- und Nanostrukturen, optoelektronische und elektronenoptische Systeme - Prof. Dr. Rupert Schreiner (OTH Regensburg)
  • Vakuumnanoelektronik, Feldemissionselektronenquellen (Übersichtsartikel) – Prof. Dr. Rupert Schreiner (OTH Regensburg)
  • Gas-, Druck- und Strömungssensorik - Prof. Dr. Rupert Schreiner, Prof. Dr. Ioana Serban (OTH Regensburg)
  • Laserprozesstechnik - Prof. Dr. Peter Bickel (OTH Regensburg), Prof. Dr. Jürgen Koch (OTH Amberg-Weiden)
  • Messung von optischen Eigenschaften - Prof. Dr.-Ing. Roland Schiek (OTH Regensburg)

Aktuelles/Pressemitteilungen

Unsere Kooperationspartner

 

Wir freuen uns über Kooperationen mit der Industrie, Hochschulen sowie Master- und Bachelorstudieren­den. Bei Fragen können Sie jederzeit mit unseren An­sprechpartnern Kontakt aufnehmen.

Akademische Kooperationspartner:

  • Bergische Universität Wuppertal
  • Europäische Organisation für Kernforschung (CERN)
  • Fraunhofer ITEM 
  • Institute of Scientific Instruments (ISI) Brno
  • Institut Jožef Stefan Ljubljana
  • Leibnitz-Institut für Plasmaforschung und Technologie Greifswald
  • Leibniz Universität Hannover
  • Technische Universität Braunschweig
  • Technische Universität Berlin
  • Technologiecampus Teisnach (TH Deggendorf)
  • Universität Augsburg
  • Universität Regensburg
  • University of Tokyo

Industrielle Kooperationspartner:

  • Airbus SE
  • Dr. Sellmair NanoElektroTechnik GmbH
  • KETEK GmbH
  • OSRAM Opto Semiconductors GmbH
  • Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG
  • Thyracont GmbH
  • Vitesco Technologies GmbH 
  • Infineon Technologies AG

Aktuelle FuE-Projekte

Demonstrator eines Pirani-Vakuumsensors

NEOVAK

Hochempfindliche miniaturisierte thermische Sensorelemente und darauf basierende Messverfahren für Anwendungen in der Vakuum-, Gas und Inertialsensorik

Ziel des Projekts NEOVAK ist es, miniaturisierte thermische Sensorelemente zu entwickeln, mit denen der gesamte technische Vakuumbereich von 10-6 mbar bis Atmosphärendruck messtechnisch genau und zuverlässig mit nur einem einzigen Element erfasst werden kann. Bislang müssen thermische Vakuumsensoren (sog. „Pirani“-Sensoren) gemeinsam mit weiteren Sensoren zu einem System kombiniert werden, um den gesamten Messbereich erfassen zu können. Indem geeignete miniaturisierte Sensorelemente realisiert und mit dynamischen Messverfahren kombiniert werden, wird dies künftig nicht mehr nötig sein. Die Technologie, die hier entwickelt wird, verspricht darüber hinaus weitere interessante Anwendungsmöglichkeiten in der Gas- und der Lage- und Bewegungssensorik.

Kooperationspartner: OTH Regensburg, Thyracont Vacuum Instruments GmbH

BTHA-FV9

Neue Materialien in der additiven Fertigung

 

Laseradditive Fertigungsverfahren stoßen, nicht zuletzt aufgrund der Möglichkeiten, Ziele der Industrie 4.0 umzusetzen, branchenübergreifend auf hohes Interesse. Derzeit ist die Nutzung dieser Technologie allerdings überwiegend der Großindustrie vorbehalten, da diese über die finanziellen Mittel verfügen, die benötigten Anlagen anzuschaffen. Im Forschungsprojekt „Neue Materialen in der additiven Fertigung“ wird diesen Umständen durch eine grenzüberschreitende Zusammenarbeit verschiedener Forschungseinrichtungen Rechnung getragen. Zwei Universitäten der Tschechischen Republik arbeiten mit dem Fraunhofer Institut UMSICHT und unserer Forschungsgruppe an der OTH Amberg-Weiden an der grundlegenden Erforschung und Weiterentwicklung laserbasierter additiver Fertigungsverfahren. Im Zuge des Projekts sollen neue Materialien gefunden werden, die sich im beschriebenen Verfahren verarbeiten lassen.

Kooperationspartner: OTH Amberg-Weiden, Fraunhofer Institut UMSICHT, Universität Pilsen, Technische Universität Ostrava

Test einer LED auf Wafer-Level

Forschungsaktivitäten mit der Firma Osram

In zwei Projekten mit der Firma ams Osram sollen einerseits neue Konzepte für LEDs untersucht und entwickelt werden, und andererseits Alterungseffekte an optischen Bauteilen untersucht werden. Ziel ist es ein tieferes Verständnis zur Degradation von Halbleiterlasern zu gewinnen. Dazu wird ein experimenteller Aufbau entwickelt, der es ermöglicht dies unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu untersuchen.

Kooperationspartner: OTH Regensburg, ams-OSRAM AG 

Ziel-ETZ Projekt 185 3D-COVER

Grenzübergreifende Forschungen zur additiven Fertigung

Der „3D-Druck“ von metallischen Teilen ist eine Technologie mit hohen Erwartungen für die künftige Herstellung. Im hier vorgestellten Projekt wird ein internationales Forschungsteam gebildet, welches sich mit komplexen Problemen der Materialforschung beschäftigen wird. Ziel des Projekts ist, die mit der LPBF-Technologie (Laser Powder Bed Fusion) hergestellten Werkstoffe zu beschreiben und diese mit den konventionell hergestellten Werkstoffen zu vergleichen. Die LPBF-Technologie ermöglicht die Herstellung von Originalteilen, Prototypen und Proben mit komplizierter Geometrie, die schwierig mit konventionellen Methoden herstellbar sind. Abgesehen von der Veränderung des Konstruktions-verfahrens muss noch beantwortet werden, welche Eigenschaften die so hergestellten Teile haben und inwiefern sich diese von konventionell hergestellten Teilen unterscheiden. Stufenweises Auftragen dünner Schichten von Metallpulver, welche mittels Laserstrahl verschmolzen werden, verursachen hohe Temperaturgradienten, die Quellen von Eigenspannungen sind. Die Wahrscheinlichkeit anisotroper Werkstoffeigenschaften ist hoch. Daher gilt es zusätzlich, die im Prozess auftretenden Veränderungen der Eigenschaften zu verstehen und zu charakterisieren. Auch thermo-physikalische Eigenschaften sollen Gegenstand der Forschung sein. Die Zusammenarbeit zwischen tschechischen und bayerischen Forschungseinrichtungen ist auch hier maßgebend für den Erfolg des Ziel-ETZ Projekts 3D Cover, welches hochschulseitig von der OTH Amberg-Weiden betreut wird.

Abbildung einer miniaturisierten Röntgenquelle

Si-FE-X

Entwicklung von Röntgenquellen basierend auf Black-Silicon Feldemissionskathoden

 

Messverfahren basierend auf Röntgenstrahlung sind ein wichtiges Instrument zur zerstörungsfreien Materialanalyse oder auch der medizinischen Diagnose. Zur Erzeugung der Röntgenstrahlung werden in derzeitigen Systemen thermische Elektronenquellen eingesetzt. Ziel des Vorhabens, ist es diese durch Si-basierte Feldemissionselektronenquellen zu ersetzen, um eine spätere Integration zusammen mit Si Röntgen-Drift-Dektektoren zu einem miniaturisierten System zu ermöglichen. Kernbestandteil ist eine mittels Si-Halbleitertechnologie zu realisierende Feldemissionskathode mit mit einer hohen Emitterdichte bei gleichzeitig hohen Aspektverhältnis und homogener Verteilung. Da es bislang kein geeignetes Messverfahren gibt, mit dem die Stromaufteilung auf die einzelnen Emitter während des Betriebs in Echtzeit bestimmt werden kann soll im Vorhaben eine geeignete Messmethode entwickelt werden, die dann die Grundlage für die Homogenisierung der Emission des FE-Arrays sowohl bei der Herstellung, als auch durch eine geeignete Konditionierung im Betrieb bildet. Der vakuumdichte Verschluss der Röntgenquelle und die Aufrechterhaltung des Druck von besser als 10-5 mbar in dem kleinen Volumen des Chipgehäuses über die ganze Lebensdauer von mindestens 2000h ist eine weitere Herausforderung. Durch Integration eines miniaturisierten Vakuumsensors in das Gehäuse, sollen der Lötprozess und weitere Maßnahmen zur Aufrechterhaltung des Vakuums im Chipgehäuse untersucht und verbessert werde.

Kooperationspartner: OTH Regensburg, Ketek GmbH

Abgeschlossene FuE-Projekte

FEMION

Miniaturisierte, elektrisch-pulsbare Feldemissionselektronenquelle mit gerin­ger Stromfluktuation für die Anwendung in einem Ionisationsvakuummeter

Herkömmliche Ionisationsvakuummeter funktionieren nach dem Prinzip der Glüh­emis­sion. Dabei führen die durch das Erhitzen eines Drahtes emittierten Elektronen zur Ioni­sa­tion der im Vakuum verbliebenen Restgasteilchen; so wird ein Ionenstrom mess­bar. Diese Glühkathode hat jedoch beträchtliche Nachteile: Sie kann nicht gepulst be­trie­ben werden, hat einen hohen Energiebedarf und eine geringe Lebensdauer. Deshalb soll bei FEMION die Glühkathode durch eine Feldemissionselektronenquelle mit einer Betriebs­spannung von weniger als 300 V ersetzt werden. Ein vereinfachtes Herstel­lungs­verfahren soll zudem die Kosten senken. Grundsätzlich basiert der FEMION-Ansatz auf der Feld­emission aus Halbleitern, insbesondere auf dem vergleichsweise preiswerten Sili­zium.

Kooperationspartner: OTH Regensburg, Thyracont Vacuum Instruments GmbH, University of Eastern Finland

FEXRay

Entwicklung einer Feldemissions-Röntgenquelle für die Röntgenfloureszenzanalyse

Es wird die Möglichkeit untersucht, die thermische Elektronenquelle von Röntgenröhren durch miniaturisierte Feldemissionselektronen- quellen aus Silizium zu ersetzen. Geeignete FE-Kathoden sollen mit einem mikrotechnologischen Prozess hergestellt und charakterisiert werden. Nach Integration in ein zu konstruierendes Gehäuse, incl. Röntgentarget, werden die Kenngrößen der Röntgenquelle vermessen. Falls derartige Quellen die Anforderungen erfüllen, ist eine Chip-Level-Integration z.B. in SDD-Röntgendetektoren möglich.

Kooperationspartner: OTH Regensburg, Bergische Universität Wuppertal, Ketek GmbH

FE-ToF-IMS

Entwicklung eines Flugzeit-Ionenmobilitätspektrometers mit einer miniaturisierten schnell pulsbaren Feldemissionselektronenquelle

Ionenmobilitätsspektrometer (IMS) werden aufgrund der hohen Empfindlichkeit, kurzen Messzeit und guten Trennleistung in vielen sicherheitstechnischen Anwendungen eingesetzt. Allerdings lassen sich durch chemische Querempfindlichkeiten nicht alle Substanzen sicher detektieren (falsch negativ). Ein prominentes Beispiel ist der Nachweis von Benzol bei Anwesenheit von Toluol. Zudem ist eine Substanzidentifikation nicht immer möglich (falsch positiv). Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren einer gepulsten Ionisation sollen beide Probleme behoben werden. Grundlage ist die Entwicklung eines baukleinen IMS mit einer miniaturisierten, schnell pulsbaren, nicht-radioaktiven Elektronenquelle auf Basis von Feldemissionskathoden, die sich durch einen geringen Energiebedarf auszeichnen, wie für den tragbaren Einsatz erforderlich. Substanzen wie Benzol können so trotz Anwesenheit von Toluol ohne zeitliche Vortrennung direkt detektiert werden. Durch eine variable Verzögerungszeit zwischen Ionisation und Aufnahme des Spektrums lässt sich zudem die ionenspezifische Lebensdauer als orthogonaler Analyseparameter einführen. Damit kann die Sicherheit bei der Substanzidentifikation weiter erhöht werden.

Kooperationspartner: OTH Regensburg, Leibniz Universität Hannover, Ketek GmbH

NOVAVAK

Entwicklung eines neuartigen gasartunabhängigen Sensorsystems für den gesamten technischen Vakuumbereich

Bei dem geplanten Vorhaben „NOVAVAK“ handelt es sich um ein anwendungsorientiertesForschungsprojekt auf dem Gebiet der Vakuumtechnik, die ein wichtiges
Teilgebiet der Sensortechnik darstellt. Ziel des Vorhabens ist der Entwurf, die Entwicklung und die Realisierung eines neuartigen gasartunabhängigen Sensorsystems für den gesamten technischen Vakuumbereich basierend auf den Möglichkeiten der Mikrosystemtechnik.

Kooperationspartner: OTH Regensburg, Thyracont Vacuum Instruments GmbH

ELWIT

Enabling Laminar Wing Technology

Das Projekt ELWIT hat zum Ziel, einen MEMS-Demonstrator zur aerodynamischen Grenzschichtbeeinflussung zu entwickeln. Der Prototyp soll elektrisch über den Effekt des Ionenwindes oder einer
Plasmaentladung ausreichend stark Luft bewegen können. Es soll eine gegen Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit, mech. Festigkeit, Staub) robuste und langlebige Elektrodenstruktur gefunden werden. Diese Konstruktion soll bei Verkehrsflugzeugen die Strömungsverhältnisse positiv beeinflussen und somit zu einer Treibstoffersparnis führen.

Kooperationspartner: OTH Regensburg, INP Greifswald, Hochschule Bremen, Airbus D&S, Universität der Bundeswehr München

Femtovak

Neuartige schnell schaltbare optisch induzierte Feldemissionselektronenquellen für Anwendungen in der Vakuum- und Gassensorik

Ziel des Vorhabens war die Realisierung einer schaltbaren optisch unterstützten Elektro­nen­quelle in Dioden- sowie Triodenanordnung aus Silizium für Anwendungen in der Va­kuum- und Gassensorik. Neben den zu erwartenden Vorteilen der Feldemission im Ver­gleich zur Glühemission, wie z.B. eine geringere Stoßanfälligkeit, oder eine verbes­ser­te Auflösung bei der Druckbestimmung durch die monoenergetischere Elektro­nen­emis­sion würde eine zeitlich schnell modulierbare Elek­tro­nenquelle eine Reihe von wei­ter­gehen­den dynamischen Untersuchungen ermöglichen. Im Projekt wurden sowohl die Elek­tronenquelle, als auch ein darauf basierender Ionisationsvakuumsensor in enger Koope­ration mit unseren Projektpartnern entwickelt.

Kooperationspartner: OTH Regensburg, Bergische Universität Wuppertal, Thyracont Vacuum Instruments GmbH

Kontakt

Clustersprecher: Prof. Dr. Rupert Schreiner (OTH Regensburg)

Stellvertretender Clustersprecher:Prof. Dr.-Ing. Jürgen Koch (OTH Amberg-Weiden)

Forschungsassistent:Matthias Hausladen (OTH Regensburg)