SEM

Schaltbare Effektive Medien

Moderne optische Komponenten – kleiner, leichter, besser

Moderne optische Systeme müssen bei einem hohen Grad an Funktionalität trotzdem möglichst klein sein. Material- und Systemeigenschaften werden gezielt eingestellt, um so die Baugröße der Systeme stetig zu verringern. In den vergangenen Jahren haben sich Ansätze wie die verformbare Linsen oder sogenannten Metamaterial-Linsen als vielversprechende Möglichkeit für weitere Entwicklungen herauskristallisiert. Das vorliegende Projekt adressiert eine Verbindung beider Ansätze in Form von schaltbaren effektiven Medien (SEM).

Die Projektergebnisse ermöglichen den Aufbau extrem flacher Optiken und deren gezielte Steuerung auf einfache Art und Weise. Daraus ergeben sich eine Reihe von technischen und wirtschaftlichen Vorteilen, die die internationale Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands stärken können. Mögliche Anwendungs- und Marktpotenziale der Projektidee finden sich beispielsweise in der Messtechnik und Umweltanalytik, der Produktionstechnik sowie den Lebenswissenschaften. Deutsche Firmen nehmen sowohl im Bereich der Komponentenmärkte als auch für die Anwendungen eine weltweit führende Position ein. Die Fertigung der Komponenten basiert, wie in der Halbleiterelektronik, auf automatisierten und parallel durchgeführten Prozessen und gestatten eine Herstellung zu wettbewerbsfähigen Kosten, wodurch der Technologiestandort Deutschland nachhaltig gesichert wird und die Rolle der Unternehmen in den Märkten gestärkt wird.

Kleine Strukturen mit großer Wirkung

Konkret sollen im Projekt schaltbare nanostrukturierte Schichtsysteme bestehend aus Vanadiumoxid und transparenten leitfähigen Materialien, sogenannten TCOs, hergestellt und unter-sucht werden. Diese Kombination ergibt schaltbare Linsen aus Metamaterial-Strukturen. Das TCO-Material induziert durch elektrisches Heizen einen thermochromen Schalteffekt in dem Vanadiumoxid. Als Thermochromie bezeichnet man die Eigenschaft bestimmter Substanzen, bei Temperaturänderung umkehrbar die optischen Eigenschaften zu ändern. Wesentliche Arbeiten des Projektes umfassen die Erforschung geeigneter Beschichtungstechnologien, z. B. Atomlagenabscheidung für den Aufbau des Schichtsystems, entsprechender Strukturierungstechnologien sowie die Untersuchung der Schichteigenschaften in Abhängigkeit von den Prozessparametern. Die Eignung des Prinzips soll für konkrete Anwendungen anhand von Demonstratoren nachgewiesen werden.

Ansprechpartner

Dipl.-Phys.Lars Unnebrink
+49 211 6214-598

Projektdetails

Koordinator

Dr. rer. nat. habil.Uwe Zeitner
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Albert-Einstein-Str. 15, 07745Jena
+49 3641 807-403

Projektvolumen

ca. 300.000 € (100 % Förderanteil durch das BMBF)

Projektdauer

01.04.2020 - 31.03.2022

Projektpartner

Friedrich-Schiller-Universität JenaJena