Elektronenoptische und Optoelektronische Systeme

Ultrahochvakuumkammer
Ultrahochvakuumkammer

Der neue Forschungsschwerpunkt "Elektronenopti­sche und Optoelektronische Systeme (LEOS)" ist der erste wichtige Schritt auf dem Weg zur Reali­sie­rung eines Applikationszentrums, da damit die grund­le­gen­den Strukturen für die fakultäts- und hochschul­über­greifende Zusammenarbeit auf diesem Forschungs­ge­biet geschaffen werden.

Ziele / Schwerpunkte

Unser Ziel ist es, mittelfristig ein Applikationszentrum "Optoelektronik-Technologie" zu entwickeln.

Fakultäts- und hochschulübergreifend und in Kooperation mit unseren Partnern aus der Industrie soll damit eine Symbiose zwischen grundlagenorientierter und anwendungs­naher Forschung geschaffen werden.

Kooperationen

Probenmessaufbau
Probenmessaufbau

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

Aktuelle Kooperationspartner:

  • OSRAM Opto Semiconductors GmbH
  • Avago Technologies Fiber GmbH
  • MICRA Microtechnologies GmbH
  • KETEK GmbH
  • Spinner GmbH
  • Thyracont GmbH
  • Infineon Technologies AG
  • Firma Proxivison
  • Luftfahrtindustrie
  • Forschungscluster NanoChem (OTH Amberg-Weiden)
  • Universität Braunschweig
  • Universität Wuppertal

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Forschungsthemen

  • Halbleitertechnologie, Nano und Mikrostrukturen - Prof. Dr. Rupert Schreiner (OTH Regensburg)
  • Nanomaterialien - Prof. Dr. Martin Kammler (OTH Regensburg)
  • Laserprozesstechnik - Prof. Dr. Peter Bickel (OTH Regensburg), Prof. Dr. Jürgen Koch (OTH Amberg-Weiden)
  • Hybrider Aufbau und Verbindungstechniken, Faseroptik - Prof. Dr.-Ing. Gerhard Friedsam (OTH Regensburg)
  • Messung von optischen Eigenschaften - Prof. Dr.-Ing. Roland Schiek (OTH Regens­burg)

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FuE-Projekte

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

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.


Entwicklung einer Feldemissions-Röntenquelle für die Röntgenfluoreszenzanalyse (FEXRay)

Insbesondere tragbare Geräte der Röntgenfluoreszenzanalyse ermöglichen den mobilen Einsatz in Anwendungen wie dem Bergbau, dem Recycling oder der Detektion von schäd­lichen Substanzen. Die Realisierung einer kalten Kathode auf Basis der Feld­emis­sion mit mikrotechnologisch hergestellten Spitzenarrays auf Basis von Silizium soll mit dem Kooperationspartner zu viel kleineren Röntgenquellen führen und eine mono­lithische Integration der Detektoren ermöglichen. Außerdem würde die deutlich geringere Ener­gie­unschärfe eine verbesserte Strahlfokussierung und kleinere Brennflecken auf der Anode erlauben.


Strukturen zur Realisierung effizienter Leuchtdioden (newLED)

Während bei konventionellen Leuchtemitterdioden Licht nur von der Chipoberfläche ab­ge­strahlt wird, ist es möglich durch das Wachstum von strukturierten Oberflächen die Ab­strahl­fläche bei gleicher Chipgröße zu vervielfachen. Die Verwendbarkeit derartig struk­turierter Oberflächen als Lichtquellen wurde genauer untersucht. Das Wachstum der drei­dimensionalen Struktur wurde mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie bei unse­rem Kooperationspartner durchgeführt.


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

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.


Forschungsaktivitäten mit Fa. Thyracont

Im Rahmen dieser Kooperation wird mit Thyracont im Moment ein Forschungsprojekt im Bereich der "Elektronenoptik" durchgeführt. Im Speziellen wird hierbei eine neuartige Form eines Drucksensors entwickelt. Das Laserlabor Amberg ist bei der Entwicklung beteiligt und führt im Bereich Lasertechnik verschiedene Vorentwicklungsarbeiten durch, so z.B. bei der Herstellung des Prototypen im Bereich der Verbindungstechnik mittels Laserstrahlquellen, in der Validierung von Versuchsparametern, sowie bei der Bereitstellung von technischen Knowhow im Bereich der Lasermikrotechnik.


Forschungsaktivitäten mit Forschungscluster "NanoChem"

An der OTH Amberg ist eine Arbeitsgruppe des Forschungscluster NanoChem unter der Leitung von Herrn Prof. Dr. Peter Kurzweil angesiedelt. Dabei wird an neuen Sensoren zur pH-Wert Messung geforscht. Das Ziel ist dabei die Herstellung von pH-Sensoren auf Basis von Metalloxiden. Vor allem bei der Strukturierung und Vorbereitung der Träger- substrate für die späteren Metalloxidsensoren kommen Laser zum Einsatz. Durch die Ver­wendung des Lasers können zum einen besonders poröse Strukturen sowie fein ver­teil­te Oxide auf den Substraten erzeugt werden. Ebenso wird durch die Laservorbehand­lung die Haftfähigkeit der Oxide auf den Substraten verbessert.


Projekte (Materialverarbeitung und Fertigungsverfahren) im Rahmen von Master­ar­beiten zum Laser Stealth Dicing.

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Ausgewählte Veröffentlichungen

Prof. Dr.-Ing. Schiek - Konferenzbeiträge

Die Veröffentlichungen wurden in Kooperation mit der FSU Jena und der ANU Canberra eingereicht.

F. Setzpfandt, A. S. Solntsev, J. Titchener, C. W. Wu, C. Xiong, T. Pertsch, R. Schiek, D. N. Neshev, and A. A. Sukhorukov, „Tunable  Entangled Photon States from a Nonlinear Directional Coupler,“ EQEC 2015 - European Quantum Electronics Conference, paper JSV-2.3

F. Setzpfandt, W. Sohler, R. Schiek, and T. Pertsch, „Discrete Nonlocal Nonlinearity in Quadratic Waveguide Arrays,“ EQEC 2015 - European Quantum Electronics Conference, paper EF-P.21

F. Setzpfandt, A. S. Solntsev, J. Titchener, C. W. Wu, C. Xiong, T. Pertsch, R. Schiek, D. N. Neshev, and A. A. Sukhorukov, "Optically tunable entangled photon state generation in a nonlinear directional coupler," in CLEO: 2015, OSA Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2015), paper FTh4D.3

R. Schiek, F. Setzpfandt, A. S. Solntsev, and D. N. Neshev, “Cubic and Quadratic Nonlinear Susceptibilities in Waveguides,“ NLO 2015, Nonlinear Optics (2015), accepted.

F. Setzpfandt, R. Schiek, W. Sohler, and T. Pertsch, “Nonlinear Nearest-Neighbor Coupling in Quadratic Waveguide Arrays,“ NLO 2015, Nonlinear Optics (2015), accepted.


Prof. Dr.-Ing. Schiek - Journalbeiträge

Die Veröffentlichungen wurden in Kooperation mit der FSU Jena und der ANU Canberra eingereicht.

F. Setzpfandt, W. Sohler, R. Schiek, and T. Pertsch, “Nearest-neighbor nonlinear interactions in quadratic waveguide arrays“, eingereicht 2015

F. Setzpfandt, A. S. Solntsev, J. Titchener, C. W. Wu, C. Xiong, R. Schiek, T. Pertsch, D. N. Neshev, and A. A. Sukhorukov, “Tunable generation of entangled photons in a nonlinear directional coupler,“ submitted to Optica, Optical Society of America 2015


Prof. Dr. Schreiner - Konferenzbeiträge

C. Langer, C. Prommesberger, R. Ławrowski, R. Schreiner, Y. Huang, and J. She. Gated p-Si field emission cathode applied in an ionization vacuum gauge," in Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), 2016 29th International, 2016, pp. 145-146.

C. Prommesberger, C. Langer, R. Ławrowski, and R. Schreiner. Field emission from black silicon structures with integrated gate electrode," in Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), 2016 29th International, 2016, pp. 219-220.

R. Ławrowski, C. Langer, C. Prommesberger, and R. Schreiner. Field emission from three-dimensional epitaxial grown GaN-microrods," in Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), 2016 29th International, 2016, pp. 87-88.

M. Bachmann, F. Dams, F. Düsberg, M. Hofmann, A. Pahlke, C. Langer, R. Ławrowski, C. Prommesberger, and R. Schreiner. Extraction of the characteristics of limiting elements from field emission measurement data," in Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), 2016 29th International, 2016, pp. 81-82.

P. Serbun, V. Porshyn, G. Müller, S. Mingels, D. Lützenkirchen-Heicht, M. Bachmann, F. Düsberg, F. Dams, M. Hofmann, A. Pahlke, C. Prommesberger, C. Langer, R. Ławrowski, and R. Schreiner. Field emission behavior of Au-tip-coated p-type Si pillar structures," in Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), 2016 29th International, 2016, pp. 181-182.

R. Schreiner, C. Langer, C. Prommesberger, R. Ławrowski, F. Dams, M. Bachmann, F. Düsberg, M. Hofmann, A. Pahlke, P. Serbun, S. Mingels, G. Müller, „Semiconductor field emission electron sources using a modular system concept for application in sensors and x-ray-sources”, Proc. of IVNC 2015

C. Langer, R. Ławrowski, C. Prommesberger, F. Dams, P. Serbun, M. Bachmann, G. Müller, R. Schreiner, “High Aspect Ratio Silicon Tip Cathodes for Application in Field Emission Electron Sources”, Proc. of IVNC 2014.

P. Serbun, G. Müller, C. Prommesberger, C. Langer, F. Dams, R. Ławrowski, R. Schreiner, “Comparison of integral and local field emission properties of Mo-coated p-Si tip arrays”, Proc. of IVNC 2015.

C. Langer, C. Prommesberger, R. Ławrowski, F. Müller, P. Serbun, G. Müller, R. Schreiner, “Enhanced field emission from p-doped black silicon on pillar structures”, Proc. of IVNC 2015.

C. Prommesberger, C. Langer, R. Ławrowski, F. Dams, R. Schreiner, “Current stabilization in gated p-Si field emission arrays for sensor applications”, Proc. of IVNC 2015.

R. Ławrowski, C. Langer, C. Prommesberger, S. Mingels, P. Serbun, G. Müller, R. Schreiner, “Field emisson from surface textured GaN with burried double-heterostructures”, Proc. of IVNC 2015.

M. Bachmann, F. Düsberg, M. Hofmann, A. Pahlke, F. Dams, C. Langer, C. Prommesberger, R. Ławrowski, R. Schreiner, “Stability investigation of high aspect ratio n-type silicon field emitter arrays”, Proc. of IVNC 2015.

Prof. Dr. Schreiner - Journalbeiträge

C. Langer, C. Prommesberger, R. Ławrowski, R. Schreiner, P. Serbun, G. Müller, F. Düsberg, M. Hofmann, M. Bachmann, and A. Pahlke.Field emission properties of p-type black silicon on pillar structures,"Journal of Vacuum Science & Technology B, 34(2):02G107, March 2016.