Modulbeschreibung

Mikrotechnik III

ECTS-Punkte:
10
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 Lab-on-Chip Konzepte mit Mikrofluidik-Komponenten, Biochemische Sensoren und Beispiele von Systemen in Medizintechnik und Diagnostik.
  • können die im Modul Mikrotechnik III gelernten Technologien im Gebiet der Life Science anwenden.
  • 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.

Kurse in diesem Modul

Mikrotechnik für die Optik:

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
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
MEMS Aktoren:

• 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
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
Sensorelektronik:
  • 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 
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
MEMS für Life Science:

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
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Disclaimer

Diese Beschreibung ist rechtlich nicht verbindlich! Weitere Informationen finden Sie in der detaillierten Modulbeschreibung.