Modulbeschreibung
Mikrotechnik III
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Punkte:
Arbeitsaufwand:
Lernziele:
Die Studierenden
- können die Materialeigenschaften von Festkörpern korrekt beschreiben.
- kennen die wesentlichen Aktorprinzipien der MST.
- können MEMS-Aktoren auslegen.
- können ein mikrosystemtechnisches Projekt korrekt und selbständig vom Anfang bis zum Ende abwickeln.
- können wesentlichen Prozessschritte im Reinraum selbst durchführen.
- können Prozesszusammenhänge erkennen.
- können systematisch MEMS entwerfen.
- kennen die wichtigsten Materialien und biologischen Moleküle, sowie die
grundlegenden Analyse- und Messverfahren in den Life Science. - verstehen anhand ausgewählter Beispiele, wie Analyse- und Messsysteme
mikrotechnisch (als MEMS) umgesetzt und in den Life Science angewendet werden. - kennen einfache Lab-on-Chip Konzepte mit Mikrofluidik-Komponenten und Sensoren selbst entwerfen.
- können die in den Modulen Mikrotechnik I bis Mikrotechnik III gelernten Technologien im Gebiet der Life
Science anwenden. - verstehen, welche entscheidende Rolle „Oberflächen und Grenzflächen“ in den Life
Science und der Medizintechnik spielen. - verstehen, welche entscheidende Rolle „Oberflächen und Grenzflächen“ in den Life Science spielen.
- verstehen die Grundlagen der Lichtführung in dielektrischen Wellenleitern, können die Entstehung von Wellenleitermoden erklären und die wichtigsten Wellenleiterparameter berechnen.
- kennen mikrotechnische Verfahren zur Herstellung integriert-optischer Wellenleiter, sowie die wichtigsten Grundbausteine integriert optischer Schaltungen.
- kennen integriert optische Bauelemente für Anwendungen in der Sensorik und für den Einsatz im Bereich der optischen Telekommunikation.
- kennen Design und Funktion grundlegender mikrooptischer Komponenten sowie die dazu notwendigen mikrotechnischen Fertigungstechnologien.
- kennen die grundlegenden Konzepte zur Realisierung optischer Vergütungsschichten und können einfache AR-, HR- und Filtersysteme auslegen.
- kennen die relevanten Beschichtungsverfahren und können deren Einfluss auf die Schichteigenschaften beurteilen.
- kennen die verschiedenen Kenngrössen sowie Schadens-mechanismen und können Brechzahl, Schichtdicken und Spektralcharakteristik von Beschichtungen messen.
- verstehen die Grundlagen der Lichtführung in dielektrischen Wellenleitern, können die Entstehung von Wellenleitermoden erklären und die wichtigsten Wellenleiterparameter berechnen.
- kennen mikrotechnische Verfahren zur Herstellung integriert-optischer Wellenleiter, sowie die wichtigsten Grundbausteine integriert optischer Schaltungen.
- kennen integriert optische Bauelemente für Anwendungen in der Sensorik und für den Einsatz im Bereich der optischen Telekommunikation.
- kennen Design und Funktion grundlegender mikrooptischer Komponenten sowie die dazu notwendigen mikrotechnischen Fertigungstechnologien.
- kennen die grundlegenden Konzepte zur Realisierung optischer Vergütungsschichten und können einfache AR-, HR- und Filtersysteme auslegen.
- kennen die relevanten Beschichtungsverfahren und können deren Einfluss auf die Schichteigenschaften beurteilen.
- kennen die verschiedenen Kenngrössen sowie Schadens-mechanismen und können Brechzahl, Schichtdicken und Spektralcharakteristik von Beschichtungen messen.
Verantwortliche Person:
Standort (angeboten):
Fachbereiche:
Vorausgesetzte Module:
Anschlussmodule:
Modultyp:
ECTS-Punkte pro Kategorie
Modulbewertung
Bewertungsart:
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in drei Teilen statt. Die Kurse Mikrotechnik für die Optik, MEMS-Aktoren sowie Sensorelektronik bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs MEMS-Aktoren ein Praktikum mittels Bericht bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Sensorelektronik eine Projektarbeit mit einer Präsentation bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs MEMS-Aktoren ein Praktikum mittels Bericht (Gewicht 12%) bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Sensorelektronik eine Projektarbeit mit einer Präsentation (Gewicht 8%) bewertet.
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Mikrotechnik für die Optik (Gewicht 33%), MEMS-Aktoren (Gewicht 22%), MEMS für Life Science (Gewicht 17%) sowie Sensorelektronik (Gewicht 8%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
Kurse in diesem Modul
Mikrotechnik für die Optik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die Grundlagen der Lichtführung in dielektrischen Wellenleitern, können die Entstehung von Wellenleitermoden erklären und die wichtigsten Wellenleiterparameter berechnen.
- kennen mikrotechnische Verfahren zur Herstellung integriert-optischer Wellenleiter, sowie die wichtigsten Grundbausteine integriert optischer Schaltungen.
- kennen integriert optische Bauelemente für Anwendungen in der Sensorik und für den Einsatz im Bereich der optischen Telekommunikation.
- kennen Design und Funktion grundlegender mikrooptischer Komponenten sowie die dazu notwendigen mikrotechnischen Fertigungstechnologien.
- kennen die grundlegenden Konzepte zur Realisierung optischer Vergütungsschichten und können einfache AR-, HR- und Filtersysteme auslegen.
- kennen die relevanten Beschichtungsverfahren und können deren Einfluss auf die Schichteigenschaften beurteilen.
- kennen die verschiedenen Kenngrössen sowie Schadens-mechanismen und können Brechzahl, Schichtdicken und Spektralcharakteristik von Beschichtungen messen.
Plan und Lerninhalt:
Integriert-optische (IO) Wellenleiter:
- Moden & Feldverteilungen im Schichtwellenleiter
- Moden in 3D Wellenleitern, V-Parameter, Prismenkopplung
- Fasertypen und Herstellverfahren
- Bauformen und Herstellverfahren von IO-Wellenleitern
- Grundkomponenten integriert-optischer Schaltungen
- Intrinsische und extrinsische Wellenleiterdämpfung
- Anwendung integrierter Wellenleiter in der Sensorik sowie im Bereich der optischen Telekommunikation
Mikrooptik:
- Funktion refraktiver Mikrooptiken und deren Herstellverfahren
- Funktion diffraktiver Mikrooptiken und deren Herstellverfahren
- Einsatzgebiete mikrooptischer Elemente
Packagingaspekte für mikro- und integriert optische Elemente:
- Wellenleiter-Faser-Kopplung (aktives/passives Alignment; Wellenleiter-Faser-Stecker)
- Pigtailing von Laserdioden (Mikrolinsen, getaperte Wellenleiter)
Optische Dünnschichttechnologie
- Anwendungsbereiche und Materialsysteme
- Grundkonzepte optischer Multilayer (Viertelwellenschichten, Äquivalenzbrechungsindex, AR-, HR, Filter-Schichten)
- Schichtherstellung (PVD, CVD & ALD Verfahren für die optische Dünnschichttechnologie)
- Schadensmechanismen in optischen Schichten
- Charakterisierungsverfahren (Reflektometrie sowie Spektrale Transmissions-, Reflektions- und Absorptionsmessung)
- Anwendungsbeispiele: XUV & EUV-Spiegel für die Lithographie und Beschichtungsanwendungen für MOEMS
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen MEMS Aktoren, MEMS für Life Science sowie Sensorelektronik statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Simulationsübungen, Studentenvorträge
Bibliographie:
Skript;
J. Jahns: Photonik: Grundlagen, Komponenten und Systeme
MacLeod, Thin Film Optical Filters
Software: OpenFilters
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
MEMS Aktoren
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- können die Materialeigenschaften von Festkörpern korrekt beschreiben.
- kennen die wesentlichen Aktorprinzipien der MST.
- können MEMS-Aktoren auslegen.
- können ein mikrosystemtechnisches Projekt korrekt und selbständig vom Anfang bis zum Ende abwickeln.
- können wesentlichen Prozessschritte im Reinraum selbst durchführen.
- können Prozesszusammenhänge erkennen.
- können systematisch MEMS entwerfen.
Plan und Lerninhalt:
• Tensoren: Begriff und Eigenschaften
- Thermodynamik des Festkörpers
- Aktorprinzipien der Mikrosystemtechnik mit Beispielen
- Reinraumtechnik
- Vakuum
- Oxidation
- Prozessketten
- Praxis des MEMS Entwurfs
- Konzeption und Realisierung eines MEMS-Bauteils
- Reinraumpraktikum
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird ein Praktikum mittels Bericht bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Mikrotechnik für die Optik, MEMS für Life Science sowie Sensorelektonik statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Unterrichtsgespräch, Selbststudium (Übungsaufgaben, Nachbereiten der Fachinhalte), Praktikum im Reinraum
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Das Praktikum findet als Teamarbeit statt.
Sensorelektronik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die gängige Konzepte zur Elimination von parasitären Effekten in Sensorensignalen und können diese prinzipiell erklären.
- kennen die wichtigsten integrierten Schaltungsblöcke der Sensor-Signalverarbeitungskette und können diese in Schaltungen identifizieren.
- können die erforderlichen Eigenschaften von Schaltungsblöcken anhand der Anforderungen spezifizieren.
- können Verstärkertypen anwendungsspezifisch auswählen und können Verstärkerschaltungen auslegen.
- können Rauschen entlang der Signalverarbeitungskette qualitativ und quantitativ beschreiben .
- können die Funktionsweise gängiger AD/DA-Wandler prinzipiell beschreiben.
- können Oszillatoren erläutern und entwerfen.
- können Logikschaltungen und Mixed-Signal Schaltungen sensorspezifisch entwerfen.
- können Sensoren betreiben und auslesen, sowie Sensorelektronik entwerfen, realisieren, in Betrieb nehmen und Signale entlang der Verarbeitungskette messen, analysieren und bewerten.
Plan und Lerninhalt:
- Sensortypen und Elimination parasitärer Effekte
- Sensor-Signalverarbeitungskette und deren Schaltungsblöcke
- Verstärkerschaltungen
- Oszillatoren
- AD/DA Wandler
- Rauschen entlang der Signalverarbeitungskette
- Projektarbeit: Sensor und Signalverarbeitung
- Logik- und Mixed-Signal-Grundschaltungen: Selbststudium
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Projektarbeitt mittels Präsentation bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen MEMS Aktoren, MEMS für Life Science sowie Mikrotechnik für die Optik statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Lehrgespräch, Übungen im Klassenverband, Projektarbeit, Selbststudium
Bibliographie:
Skript und Projektbeschreibung
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
MEMS für Life Science
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die wichtigsten Materialien und biologischen Moleküle, sowie die
grundlegenden Analyse- und Messverfahren in den Life Science. - verstehen anhand ausgewählter Beispiele, wie Analyse- und Messsysteme
mikrotechnisch (als MEMS) umgesetzt und in den Life Science angewendet werden. - kennen einfache Lab-on-Chip Konzepte mit Mikrofluidik-Komponenten und Sensoren selbst entwerfen.
- können die in den Modulen Mikrotechnik I bis Mikrotechnik III gelernten Technologien im Gebiet der Life
Science anwenden. - verstehen, welche entscheidende Rolle „Oberflächen und Grenzflächen“ in den Life
Science und der Medizintechnik spielen.
Plan und Lerninhalt:
Grundlagen der Biochemie / Life Science
- Proteine, Enzyme, Antikörper und ihre Struktur und Funktionsweise
- DNA und RNA Aufbau und Funktion
- Zellen, Bakterien und Viren
Standard Medizinaldiagnostik und klassische Tests
- Verfahren, die in den Life Science zur molekularen Diagnostik und Analyse
biologiescher Systeme Standard sind - Test für Proteine und DNA: ELISA und Gelelektrophorese, PCR und Sequenzierung
Moderne Mikrosysteme für die Life Science (BioMEMS)
- Lab-on-Chip und Schnelldiagnostik-Verfahren (PoC)
- Next-Generation Sequencing zur Genomanalyse
- Mikrofluidik in der Medizinaltechnik
- Nanobiosensorik
Ansprechspersonen:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen
MEMS Aktoren, Sensorelektronik sowie Mikrotechnik für die Optik statt
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Selbststudium, Praktika
Bibliographie:
Skriptum
Empfohlene weiterführende Literatur
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Die Projektarbeit findet in den letzten 2 Unterrichtswochen sowie in der unterrichtsfreien
Zeit statt.