Themenfeld A: Halbleiterepitaxie …

Halbleiterepitaxie bedeutet hier die Herstellung von Schichtsystemen aus einkristallinen III/V-Halbleitern (z.B. AlGaAs). Sie können beispielsweise in Halbleiterlasern eingesetzt werden. Die aktiven Zonen können dann Quantenfilme oder Quantenpunkte enthalten.

Mögliche Arbeitsthemen:

• Aufbau und Inbetriebnahme eines Photolumineszenz-Messplatzes

• Photolumineszenz-Untersuchungen an Quantenpunkt-Systemen z.B. zur quantenmechanischen Kopplung von Quantenpunkten

• Numerische Untersuchungen zur quantenmechanischen Kopplung von Quantenpunkten

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Themenfeld B: Technologie/Lithografie …

Unter Technologie verstehen wir allgemein die Herstellung von Mikrobauelementen, insbesondere die seitliche Strukturierung mittels Fotolithografie, ein aus der Halbleiterindustrie bekanntes Verfahren. Zu der Strukturierung gehört häufig das Ätzen bestimmter „Objekte“ (Gruben, Gräben, …) in die Substrat­oberfläche hinein. Findet dieses Ätzen durch Ionenbeschuss in einem Plasma statt, wird von Plasma­ätzen gesprochen.

Mögliche Arbeitsthemen:

• Optische online-Plasmaätztiefen-Kontrolle mit Genauigkeiten im Atomlagenbereich

• Hermetischer Abschluss von Glas-Chips für die Mikrofluidik

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Themenfeld C: Mikrotropfenbewegung für die chemische Analytik

Die chemische Analytik von Flüssigkeiten bewegt sich in Richtung kompakter Messaufbauten: „Lab on a chip“. Die Bezeichnung „Lab on a chip 2.0“ oder auch digitale Mikrofluidik wird verwendet, wenn die zu analysierenden Substanzmengen nur noch Tropfen darstellen und sich diese Tropfen nicht in Kanälen, sondern auf einer Oberfläche befinden. In dem Fall müssen die Tropfen auf dem Chip hin und her bewegt werden, um an verschiedene Analysestationen gebracht zu werden. Wir kümmern uns um die Bewegung/Aktuierung der Tropfen. Derzeit wird dazu insbesondere ein Effekt genutzt, der Elektro­benetzung heißt. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird dabei die mechanische Oberflächen­spannung so verändert, dass auf den Tropfen seitlich eine Kraft wirkt, wodurch er bewegt wird.

Andere, nicht (mit den zu analysierenden Substanzen) mischende Tropfen könnten Mittel zum Zweck sein, um eine Flüssigkeitskapillare ggf. periodisch zu verschließen und wieder zu öffnen und damit eine Mikroventilwirkung oder eine Mikropumpwirkung mit extremer Dosierungsgenauigkeit (von einigen Nanolitern) zu erzielen.

Mögliche Arbeitsthemen:

• Tropfenaktuierung mittels Elektrobenetzung

• Tropfenaktuierung mittels Optoelektrobenetzung (Elektrobenetzung mit Beeinflussung durch eine Lichtwelle)

• Chip-Layout für die digitale Mikrofluidik oder die mikrofluidischen Ventile/Pumpen

• Chipabformung in ein Polymer zur Replikation von Lab-Chips (Mikro-/Nanoimprint-Technologie)

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Themenfeld D: Mikrotropfenbewegung für die Aktive Mikro-Optik

Unter Aktiver Mikro-Optik werden Mikro-Optiken verstanden, deren Eigenschaften (Brennweite, Transmission, …) während des Betriebs geändert werden können, ohne dass Teile mechanisch bewegt werden müssten.

In diesen Themenbereich gehören z.B. Tropfen als Mikrofluidlinsen, deren Krümmungsradius und Brennweite im Betrieb geändert werden können. Wir denken in diesem Zusammenhang insbesondere an Mikrofluidlinsen mit unterschiedlichen Krümmungsradien in den beiden Querdimensionen, also Asphären mit einem deutlichen zylindrischen Abbildungsanteil. Unter die Überschrift Aktive Mikro-Optik(en) fallen aber auch Blendenöffnungen, die – möglichst elektrisch gesteuert - durch Querbewegung von der optischen Achse weg- oder zu ihr hinbewegt werden können, um ihre Iris-Funktion zu realisieren.

Die Arbeitsgruppe Fouckhardt verwendet für die Aktuierung/Ansteuerung der Tropfen insbesondere wieder den Effekt der Elektrobenetzung, wobei durch Anlegen einer Spannung die Tropfenkrümmung oder die Tropfenposition in Querrichtung verändert wird.

Mögliche Arbeitsthemen:

• Elektrodendesign für die Tropfenaktuierung, Manipulation der Benetzbarkeit der Elektrodenpaare ggf. unterschiedlich in beiden Querdimensionen, um unterschiedliche Tropfenkrümmungen in beiden Querdimensionen erzielen zu können

• Interferometrische Vermessung der Tropfenkrümmungen in beiden Querdimensionen

• Untersuchung der Phasenfront der Lichtwelle nach Durchgang durch den Tropfen mit Hilfe eines Shack-Hartmann-Sensors

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