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Arbeitsgruppe Integrierte Thermoelektrische und Mikromechanische Technologien

Wissenschaftliches Profil

Der wissenschaftliche Schwerpunkt der Arbeitsgruppe „Integrierte Thermoelektrische und Mikromechanische Technologien“ liegt in der Erforschung und Entwicklung photonischer Sensoren, die auf dem thermoelektrischen Wandlungsprinzip beruhen. Als Grundlage dient die festkörperphysikalische und materialwissenschaftliche Untersuchung und Weiterentwicklung hocheffektiver thermoelektrischer Materialien.

Die Sensoren sind in der Regel für den ungekühlten Betrieb bei Raumtemperatur ausgelegt, wobei auch Anwendungsfälle bei höheren und tieferen Temperaturen abgedeckt werden. Daraus resultiert eine besondere Kompaktheit, die für viele Anwendungsfelder von wesentlicher Bedeutung ist. Ihr Einsatzgebiet erstreckt sich vom sichtbaren Licht über das Infrarote (IR) bis in den oberen THz-Bereich, wobei der Schwerpunkt im IR liegt.

Typische Sensoren weisen eine hohe Linearität über fünf Größenordnungen auf. Dies ist insbesondere für Kompaktspektrometer relevant, die ein großes Potential für lebenswissenschaftliche Anwendungen haben und in den Bereichen Umwelt, Gesundheit und Medizin eingesetzt werden, wobei die Medizintechnik einen besonderen Schwerpunkt bildet. Darüber hinaus sind diese Sensoren für den Einsatz in Weltraumanwendungen prädestiniert, was sich in der Beteiligung an verschiedenen Weltraumprojekten zeigt:

  • ROSETTA (berührungslose Messung der Oberflächentemperatur auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko),
  • Curiosity (mehrere TS-100-Sensoren aus dem IPHT messen berührungslos die Oberflächentemperatur der Marsoberfläche (siehe Temperaturverlauf),
  • BepiColombo (Radiometerchip soll sowohl die Oberflächentemperatur als auch die mineralogische Zusammensetzung der Merkuroberfläche messen - Start voraussichtlich 2017),
  • Hayabusa II (berührungslose Messung der Oberflächentemperatur auf dem Asteroiden Ryugu sowie Rückschlüsse auf die mineralogische Zusammensetzung),
  • InSight (berührungslose Messung der Oberflächentemperatur auf dem Planeten Mars sowie Rückschlüsse auf die mineralogische Zusammensetzung)

Unser Anspruch ist es, eigene Sensoren bis zu vollständigen hochempfindlichen Messgeräten für high-end Anwendungen aufzubauen. Dies beinhaltet die Erforschung und Entwicklung von Sensorkomponenten, die für Geräte wie z.B. Kompaktspektrometer erforderlich sind, und die zugehörigen Systemtechnologien (AVT, Signalverstärkung etc.).

Forschungsthemen

  • Photonische Detektoren mit hoher Empfindlichkeit und Linearität
  • Ungekühlte thermische IR- und THz-Sensorsysteme
  • Untersuchung und Weiterentwicklung hocheffektiver thermoelektrischer Materialien

Adressierte Anwendungsfelder

  • Thermoelektrische Sensorsysteme mit hohere Linearität und Empfindlichkeit
  • Anwendungen in Umwelt, Gesundheit und Medizin sowie Raumfahrt
  • Pyrometrie  und Spektroskopie von VIS über IR bis THz



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