Photonik Aktivitäten an der FH Vorarlberg. Dana Seyringer & Johannes Edlinger

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1 Photonik Aktivitäten an der FH Vorarlberg Dana Seyringer & Johannes Edlinger

2 Forschungszentrum Mikrotechnik (FZMT) Das Forschungszentrum Mikrotechnik ist eines von drei wissenschaftlichen Zentren an der FH Vorarlberg GmbH: Forschungszentrum Prozess- und Produktengineering Forschungszentrum Mikrotechnik Forschungszentrum User Centred Technologies

3 Technologie Schwerpunkte in der Photonik Das Forschungszentrum Mikrotechnik beschäftigt sich mit der Entwicklung von mikrotechnischen Fertigungsverfahren und Komponenten von Mikrosystemen.

4 Technologie Schwerpunkte in der Photonik Dipl.-Ing. (FH) Stefan Partel Dr. Sandra Stroj Dr. Johann Zehetner Dr. Dana Seyringer

5 Optische Lithographie Die optische Lithographie dient zur Herstellung und Übertragung von Mikrostrukturen mit Hilfe einer optischen Maske auf ein Trägermaterial. Konventionelle Quecksilberdampflampe i-line Einkopplung eines Laserstahls (193 nm ArF Laser) DUV Auflösung des Mask-Aligners stark verbessert. Belackung des Substrates Belichtung der photosensitiven Schicht durch eine Maske Entwicklung und Reinigung

6 Optische Lithographie Anwendungsgebiete ٠ Strukturierung für nachfolgende galvanische Abformung (UV-LIGA) ٠ Strukturierung für Dünnschichttechnologie (lift-off) ٠ Maskierungen für Trockenätzen und nasschemisches Ätzen ٠ Direkte Herstellung von Mikrobauteilen ٠ Lackkalibrierung für Lithographie-Simulationen Serviceleistungen ٠ Strukturierbare Lackdicken von 100 nm bis 200 μm ٠ Aspektverhältnisse (Höhe/Breite) von bis zu 35 ٠ Maximale erreichbare Auflösung bis 300 nm (DUV) ٠Fertigung von mehrschichtigen Strukturen ٠ Lackkalibrierung Equipment ٠ Spin-coating system EVG 101 ٠ Mask aligner SÜSS MA6, Deep-UV unit (193 nm) ٠ Spray developer EVG 101 ٠ Drying systems: precision hotplates, convection ovens

7 Optische Lithographie - Anwendungsbeispiele Contact and proximity lithography using 193 nm Excimer Laser in Mask Aligner (Conference MNE 2009 Ghent) Fabrication process development for a high sensitive electrochemical IDA sensor (Conference MNE 2011 Berlin) 200 nm Anwendung einer neuen Optik (Mikrolinsenarray) von SÜSS Microoptics. 10µm Durch Prozessoptimierung und Simulation starke Verbesserung der Biosensor-eigenschaften. Simulation model validation of two common i-line photoresists (Conference MNE 2012 Toulouse) Dissolution Rate Monitor (DRM): die Kalibrierung der Photolacke mittels DRM erlaubt eine exakte Beschreibung des Entwicklungsprozesses.

8 Laserablation Die Laserablation ist ein flexibler und schneller Prozess zum Bearbeiten jeglicher Materialien wie Gläser, Kristalle, Polymere, Metalle, EXPERIMENTALAUFBAU derzeit Forschung und Machbarkeitsstudien. 5-ACHS-ANLAGE mit SCANNER und FESTOPTIK ab April 2013 gerüstet für Forschung und Projekte mit Industriepartnern. Präzise, variable Geometrien für flexibles Design von Prototypen.

9 Laserablation Anwendungsgebiete ٠ Bearbeitung von Metallen, Keramik, Gläsern, Kunststoffen, Kristallen (Diamant, Saphir, ) ٠ Bearbeitungsversuche (Bohren, Schneiden, Strukturieren, ) ٠ Machbarkeitsstudien Sensorbauteil Keramikstudie SiC-Halbleiter Serviceleistungen ٠ Bohren und Schneiden von Substraten ٠ Strukturierung von Oberflächen ٠ Herstellung von Sensor-Prototypen ٠ Strukturierung von Solarzellen ٠ Selektives Abtragen von Schichten Equipment ٠ Festkörperlaser (1035 nm, 518 nm, 350 fs) Bearbeiten von sehr harten oder temperaturempfindlichen Werkstoffen Schneiden, Bohren, 3D-Strukturieren ٠ Excimerlaser (193 nm, 25 ns) Optische Lithographie Schneiden, Bohren, 3D-Strukturieren, Belichten ٠ CO 2 - Laser (10.6 µm, cw) Schneiden, Gravieren, Markieren, Lackentfernung

10 Effiziente LED-Weißlichtgenerierung Moderne Weißlicht-LEDs bestehen aus einer blauen Leuchtdiode und einer Farbkonversionsschicht (Phosphorschicht), die Teile des blauen Lichts in andere Farben des sichtbaren Spektrums umwandelt. Die so erzeugte Mischung wird als weißes Licht wahrgenommen. Untersuchung neuartiger Fluoreszenzfarbstoffe zur Erzeugung von weißem Licht mit blauen LEDs Ermitteln von Emissions- und Absorptionsspektren Externe Quanteneffizienz Temperatur- und Lichtstabilität Verarbeitbarkeit Verwendung zur noch effizienteren LED-Weißlichtgenerierung Ersetzen/Ergänzen herkömmlicher Phosphore Farbspezifischere Umwandlung des Erregerlichtes Optimierung von Farbwiedergabe und Efficacy SANlight David Schmidmayr & Martin Anker LED-Spezialbeleuchtungen für Pflanzen David Schmidmayr, FHK (Österreichische Fachhochschulkonferenz), FHV, Dornbirn, April, 2013

11 Optische Datenübertragung DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ist ein Verfahren, bei dem optische Signale mit verschiedenen Wellenlängen durch eine einzelne Glasfaser gleichzeitig versendet werden, um die Daten zu übertragen.

12 Optische Datenübertragung Serviceleistungen Design von integriert-optischen Komponenten: DWDM / VHDWDM / CWDM AWGs Strahlteiler (basierend auf MMI oder Y-Verzweigung) Tapers, Wellenleiter, etc. Andere passive integriert-optische Elemente auf Anfrage Photonic Software Entwicklung Anwendungsgebiete DWDM Übertragung Optisches Add/Drop multiplexing Optisches Kodieren/Dekodieren Photonik Softwaretools Optiwave Apollo Photonics R-Soft AWG-Analyzer AWG-Parameters

13 Optische Datenübertragung - Anwendungsbeispiele Simulierte Übertragungscharakteristiken von 128-Kannal, 10 GHz AWG ICTON 2012 (International Conference on Transparent Optical Networks), Warwick, U.K. AWG Evaluierungstool (Patrick Smidt) SPIE OSD11 (Optical system design Conference 2011), Marseille, France. Simulation von Y-Branch Strahlteiler (Linda Kohler) ADEPT (conference on Advances in Electronic and Photonic Technologies), Novy Smokovec (High Tatras), Slowakei, June 2-5, 2013, accepted. AWG Designtool (Michal Bielik) SPIE Photonics West 2013, San Francisco.

14 Projekte PHOTO-COM The goal is to design and simulate photonic components with a focus on the optical multiplexers/demultiplexers (MUX/DeMUX) based on Arrayed Waveguide Gratings (AWG) together with the optical splitters based on multimode interference (MMI) and Y-branch splitting. MALS - Verfahren mit Maskalignern Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Optimierung von Simulationsverfahren zur Erforschung und Optimierung innovativer lithographischer Verfahren mit Mask-alignern zur Herstellung von Mikrostrukturprodukten. QPhosphor Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung von neuartigen Farbstoffen zur Erzeugung von weißem Licht mit blauen LEDs. SimplyCis Strukturierung von CIS Solarzellen mit Ultrakurzpuls-Lasern. Einige kleinere Projekte

15 Projekt- und Kooperationspartner Zumtobel Gruppe, Dornbirn, Österreich EMPA St. Gallen, St. Gallen, Schweiz EMPA Dübendorf, Dübendorf, Schweiz Fraunhofer IISB, Erlangen, Deutschland UNI Innsbruck, Institut für Experimentalphysik, Innsbruck, Österreich MUI Medizin Uni Innsbruck, Innsbruck, Österreich IMTEK Universität Freiburg, Freiburg, Deutschland International Laser Centre (ILC), Bratislava, Slowakei Faculty of Electrical Engineering and Inforamtion Technology (FEEIT STU), Slovak University of Technology, Bratislava, Slowakei UNI Roma Tree, Rom, Italy University of Strathclyde, Glasgow, UK High Q Laser Production (Newport), Rankweil, Österreich Institut für Sensor- und Aktorsysteme, TU-Wien, Wien, Österreich Institut für Mikrotechnik, NTB (Interstaatliche Hochschule für Technik), Buchs, Schweiz V-Research, Dornbirn, Österreich Invicon, Keramik und Compositeoberflächen, Rankweil, Österreich Sunplugged GmbH, Solartechnik, Tirol

16 Weitere Informationen FZMT Kontakt Person Dr. Johannes Edlinger - Forschungszentrumleiter johannes.edlinger@fhv.at T Lithographie: stefan.partel@fhv.at Laserablation: johann.zehetner@fhv.at, sandra.stroj@fhv.at Optische Datenübertragung: dana.seyringer@fhv.at