Praktika zum Themengebiet: Mikromechanische Sensoren

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1 Praktika zum Themengebiet: Mikromechanische Sensoren Im Rahmen verschiedener Projekte suchen wir Studenten (m/w) für die Untersuchung der folgenden Themen: Piezoresistive Messbrücke für verschiedene Messgrößen, wie Druck, Massenfluss, Volumenfluss, Kraft, geometrische Größen und andere. Kapazitive Sensoren, insbesondere Streufeldkapazitäten für die Messgrößen: relative und absolute Luftfeuchtigkeit, chemische und biologische Größen, geometrische Größen. 1

2 Praktika zum Themengebiet: Mikromechanische Sensoren Die Tätigkeit kann umfassen, Arbeiten im Labor, Programmierung von Messaufgaben (LABVIEW), Simulation von Multiphysikaufgaben mit ANSYS oder COMSOL Multiphysics, Konstruktion und Recherche Die Tätigkeiten können den Neigungen und Wünschen des Ausführenden angepasst werden. Im Nachfolgenden sind einige aktuelle Themen und Beispiele aus dem Forschungsinstitut aufgeführt. 2

3 Randbedingungen im CiS Tätigkeitsfeld Praxis/Labor Theorie Art der Tätigkeit Zeitdauer möglicher Zeitraum Vergütung Arbeitsort Aufwand 70% 30% Studienarbeit, Praktikum, Bachelorarbeit, Masterarbeit min. 5 Monate ab sofort, nach Vereinbarung ja Erfurt Arbeitzeit Vollzeit 3

4 MEMS im CiS, ein Überblick Piezoresistive Sensoren Strahlungs- Detektoren Kapazitive Sensoren (Impedanz) Mikromechanische Module MEMS = Mikro- Elektro- Mechanische Systeme 4

5 MEMS im CiS, ein Überblick hochstabile Industrie-Drucksensoren kundenspezifische Lösungen Kraftsensoren Taupunkt Mikrofluidik Impedanzspektroskopie Piezoresistive Sensoren Strahlungs- Detektoren Kapazitive Sensoren (Impedanz) Mikromechanische Module hohe Strahlenhärte geringe Leckströme hohe Spannungsfestigkeit Cantilever, Kraftsensorik, Tastspitzen leistungslose Mikrosensorik Aufbau- und Verbindungstechnik 5

6 MEMS im CiS, ein Überblick Komplette Lösung für MEMS, von Simulation Layout Waferprozess Aufbau- und Verbindungstechnik Responsivity in A/W rev. bias=20v - red rev. bias=5v - green rev. bias=10mv - blue Kalibrierung wavelenght in nm 6

7 Forschungsschwerpunkt Sensoren und Anwendungen Material- und Energieeffizienz durch den Einsatz von Sensoren Messgrößen Druck Luftfeuchtigkeit Konzentration Kraft und Weg (Nano- & Kilo- Skala) Zusatzfunktionen Hochleistungswandler Drahtlose Datenübertragung Signalverarbeitung Selbstkalibrierung Fehlererkennung Energy Harvesting 7

8 Forschungsschwerpunkt Technologien Material- und Energieeffizienz durch den Einsatz von Sensoren Simulation 3D-Strukturierung Waferbondtechnik Aufbau- u. Verbindungstechnik. Durchkontaktierungen Analysetechnik 8

9 Forschungsschwerpunkt Technologie: Simulation 2d-ATHENA-Simulation des Dotierungsprofils im Silizium FEM Simulation Elektrische und mechanische Simulation 9

10 Forschungsschwerpunkte Technologie:Analysetechnik SIRD Analysis: Transmission, Doppelbrechung TEM-Aufnahme: Silizium SDB-Verbindung Analysetechnologien REM-Aufnahme: Poröses Silizium 10

11 Forschungsschwerpunkte Technologie:3D-Strukturierung, ICP DRIE Silizium Tiefenätzung piezoresisitive Mikrotaster Durchkontaktierungen Düsenstrukturen Mikrokraftsensoren S. Völlmeke 11

12 Forschungsschwerpunkte Technologie:3D-Strukturierung, 3D Photolithographie Photoresist-Maske S. Völlmeke 12

13 Forschungsschwerpunkte Technologie:3D-Strukturierung, 3D Photolithographie Photoresist-Maske S. Völlmeke 13

14 Forschungsschwerpunkte Technologie: Weitere Beispiele Silizium-Direkt-Bonden: Hochtemperatur- und Niedertemperaturverfahren Anodisches Bonden Eutektisches Waferbonden Glasfritte-Bonden Thermokompressionsbonden Adhäsives Bonden 14

15 Forschungsschwerpunkte Sensoren und Anwendung: Piezoresistive Sensoren Hochstabiler Mikrotaster zur Analyse von Mikrobohrungen und Oberflächen µm µm Wheatstone bridge 30µm mm 15

16 Forschungsschwerpunkte Sensoren und Anwendung: Piezoresistive Sensoren Weitere Beispiele Packaging für chemisch resistente Drucksensoren Totvolumenarme Messzelle für die Zustandsgrößen Druck, Temperatur, Volumenstrom, Konzentration für die Mikroverfahrenstechnik DLC-Drucksensor (Diamond-Like-Carbon) Hochtemperatur-Druckwandler Kraft und Wegnormal für die Nano-Skala Ätzqualität und Berstverhalten piezoresistiver Drucksensoren DMS-Halbleiter, insbesondere für Wägezellen 16

17 Forschungsschwerpunkte Sensoren und Anwendung: Taupunkttemperatur Taupunkttemperatur unter extremen Umweltbedingungen Fig. 1 Sensorsystem for dewpoint-measurement CCC* - Condensate Controlled Capacitance acc. to HEINZE Fig. 4. The dew point temperature is determined by the change in the output signal frequency during condensation Fig. 2 Interdigitated electrodes made of TiN to build the stray-field capacitor Fig. 3 The principle of the stray-field capacitor 17

18 Forschungsschwerpunkte Sensoren und Anwendung: Impedanz Anwendungen für die Streufeldkapazität Kapazitiver Mikroschalter zum Wecken autonomer Sensorsysteme Modellbasierte Prozesssteuerung von Biogasanlagen Multivalentes Sensorarray mit implantierten Interdigitalelektroden für die Gasdetektion in der Atmosphäre Temperaturdiode für Präzisionsmessungen, ohne Kalibrierung Mikrosensorik auf Basis von Nano- und Mikrokondensation Drahtloser Sensor für harsche Umweltbedingungen 18