Studium
Studentische Arbeiten

Studien- und Abschlussarbeiten am IMPT

Momentan sind die untenstehenden Themen ausgeschrieben. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an den Kontakt, der in der Ausschreibung angegeben ist.

  • Prozessentwicklung zur Abscheidung von Cu2O/CuO Dünnfilmen mit reaktiver Kathodenzerstäubung

    Bachelor/Studien/Masterarbeit (6 Monate/ab 15.07.2021)

    Bei der mikrofluidischen Herstellung von Metall-organischen Gerüsten (engl. metal-organic frameworks, MOFs) aus reaktiven Edukten hat es sich gezeigt, dass Cu2O-Schichten Kristallwachstumskontrolle ermöglichen. Für solche Anwendungen sollen in dieser Arbeit Kupferoxid-Schichten in verschiedenen Zusammensetzungen über das reaktive Kathodensputtern hergestellt werden. Dazu müssen zunächst die Prozessparameter ermittelt werden (DoE) und die Schichten danach auf ihre Zusammensetzung und Homogenität evaluiert werden. Eine Erprobung der Schichten zur Herstellung von MOFs kann in die Arbeit integriert werden.

    Voraussetzungen:

    Grundlegendes Verständnis anorganischer Chemie, idealerweise ein Hintergrund in Nanotechnologie oder Chemie, grundlegendes Verständnis des Kathodensputterns und der Einflussparameter. Eigenständige, praktische, zielorientierte Arbeitsweise.

    Senden Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen per Mail an Maren Prediger.

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  • Herstellung und Evaluierung eines Elektrodenarrays für die Kontaktierung eines Quantenprozessors

    Bachelor/Masterarbeit (6 Monate/ab sofort)

    Ein Quantensystem besteht im Wesentlichen aus den Komponenten Quantensensor, Hochvakuumkammer, Lasersystem und Steuerelektronik. Können im Rahmen der Miniaturisierung der Vakuumkammer alle weiteren Komponenten (insb. der Quantensensor) miniaturisiert und integriert werden, dann kann das gesamte Quantensystem deutlich kompakter realisiert werden, sodass eine Anwendung auf Satelliten oder mobilen terrestrischen Applikationen möglich werden kann. In Bezug auf die Miniaturisierung des Atomchips bedarf es dabei die Entwicklung und Integration einer substituierbaren Sockelkontaktierung, die die technische Betriebsfähigkeit des Quantensensors in den experimentellen Rahmen-bedingungen wahrt.

    Voraussetzungen:

    Kreative Arbeitsweise, praktisches, zielorientiertes Denken, Konstruieren mit Solid Works, elektrotechnische Kenntnisse

    Senden Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen per Mail an Leonard Diekmann.

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  • Herstellung und Evaluierung einer Halteklammerung für Quantenprozessoren

    Bachelor/Masterarbeit (6 Monate/ab sofort)

    Ein Quantensystem besteht im Wesentlichen aus den Komponenten Quantensensor, Hochvakuumkammer, Lasersystem und Steuerelektronik. Können im Rahmen der Miniaturisierung der Vakuumkammer alle weiteren Komponenten (insb. der Quantensensor) miniaturisiert und integriert werden, dann kann das gesamte Quantensystem deutlich kompakter realisiert werden, sodass eine Anwendung auf Satelliten oder mobilen terrestrischen Applikationen möglich werden kann. In Bezug auf die Miniaturisierung des Atomchips bedarf es dabei die Entwicklung und Integration einer Sockelklammerung, die die technische Betriebs-fähigkeit des Quantensensors in den experimentellen Rahmenbedingungen wahrt.

    Voraussetzungen:

    Kreative Arbeitsweise, praktisches, zielorientiertes Denken, Konstruieren mit Solid Works, elektrotechnische Kenntnisse

    Senden Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen per Mail an Leonard Diekmann.

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  • Herstellung und Evaluierung eines Sockels für Quantenprozessoren

    Bachelor/Masterarbeit (6 Monate/ab sofort)

    Ein Quantensystem besteht im Wesentlichen aus den Komponenten Quantensensor, Hochvakuumkammer, Lasersystem und Steuerelektronik. Können im Rahmen der Miniaturisierung der Vakuumkammer alle weiteren Komponenten (insb. der Quantensensor) miniaturisiert und integriert werden, dann kann das gesamte Quantensystem deutlich kompakter realisiert werden, sodass eine Anwendung auf Satelliten oder mobilen terrestrischen Applikationen möglich werden kann. In Bezug auf die Miniaturisierung des Atomchips bedarf es dabei die Entwicklung und Integration einer Sockelhalterung mit Elektrodenarray, die die technische Betriebsfähigkeit des Quantensensors in den experimentellen Rahmenbedingungen wahrt.

    Voraussetzungen:

    Kreative Arbeitsweise, praktisches, zielorientiertes Denken, Konstruieren mit Solid Works, elektrotechnische Kenntnisse

    Senden Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen per Mail an Leonard Diekmann.

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  • Herstellung und Evaluierung von optischen Gittern für die Materiewelleninterferometrie

    Bachelor/Masterarbeit/Studienarbeit (6 Monate/ab sofort)

    Am IMPT werden Atomchips als Bestandteil von magneto-optischen Fallen für kompakte Materiewelleninterferometrie entwickelt. Zur Nutzbarmachung dieser Technologie im Feld oder an Bord eines Satelliten soll die Miniaturisierung weiter vorangetrieben werden. Dies kann durch die Herstellung eines nanostrukturierten Beugungsgitters auf den Atomchips mittels Elektronenstrahllithografie erfolgen. Durch eine geschickte Ausnutzung von Beugungseffekten kann dadurch die Anzahl der benötigten Laser zur Kühlung reduziert werden.

    Voraussetzungen:

    Selbstständiges, eigenverantwortliches Arbeiten, Bereitschaft zur Arbeit im Reinraum, Kenntnisse im Bereich der Mikroproduktionstechnik sind von Vorteil

    Senden Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen per Mail an Sascha de Wall

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  • Prozessentwicklung und Analyse von Metalinsen

    Bachelor/Masterarbeit/Studienarbeit (6 Monate/ab sofort)

    Am Institut für Mikroproduktionstechnik werden Atomchips als Bestandteil von magneto-optischen Fallen für kompakte Materiewelleninterferometer entwickelt. Zur Erweiterung des Funktionsumfanges mit optischen Komponenten bedarf es der Miniaturisierung solcher Systeme. Ein möglicher Ansatz kann der Einsatz von Metalinsen darstellen, um optische Lichtführung zu manipulieren. Metalinsen bestehen aus lichtdurchlässigen Trägermaterialien mit einer im Nanometerbereich strukturierten Oberfläche, wodurch einzelne Lichtwellen beim Durchgang verzögert werden. Die Ausbreitung der Wellenfronten hinter der Linse kann somit gezielt gesteuert werden.

    Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen geeignete Materialien, Realisierungs- und Evaluierungsverfahren identifiziert werden. Im Fokus des Strukturierungsverfahrens steht dabei die Elektronenstrahllithografie.

    Voraussetzungen:

    Selbstständiges, eigenverantwortliches Arbeiten, Bereitschaft zur Arbeit im Reinraum, Kenntnisse im Bereich der Mikroproduktionstechnik sind von Vorteil

    Senden Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen per Mail an Sascha de Wall

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  • Multikontaktierungsverfahren für die Herstellung von Dünnfilmsensoren

    Bachelor/Masterarbeit/Studienarbeit (6 Monate/ab sofort)

     

    Herkömmliche Dehnungsmesssensoren (DMS) verfügen über ein polymerfolien-artiges Substrat und werden mithilfe von Klebstoffen appliziert. Ein neuer Ansatz ist die Direktabscheidung von Dünnfilm-DMS auf dem Messobjekt. Zur Kompensation von Störgrößen werden Wheatstone‘sche Brückenschaltungen eingesetzt. Eine Voraussetzung ist es hierbei, möglichst identische Widerstandswerte der einzelnen DMS zu generieren. Daher soll im Rahmen dieser Arbeit ein Multikontaktierungsverfahren entwickelt werden, das die Messung mehrerer resistiver Sensoren während ihrer Herstellung und Strukturierung mittels Schattenmasken gewährleistet. Im Vordergrund der Arbeit steht sowohl die Konstruktion und Herstellung der notwendigen Aufbau- und Verbindungstechnik als auch die Programmierung zur Datenauswertung.

    Voraussetzungen:

     Bereitschaft zur Arbeit im Reinraum, Kenntnisse im Bereich der Mikrotechnologie, Konstruktion (SolidWorks) und Programmierung sind von Vorteil.

    Senden Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen per Mail an Rico Ottermann. 

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  • Zustandsüberwachung und Prozessoptimierung miniaturisierter Ultrahochvakuumpumpen

    Bachelor/Masterarbeit (6 Monate / ab sofort)

    Die Apparatur eines Quantensensors besteht im Wesentlichen aus den Komponenten Hochvakuumkammer, Lasersystem und Steuerelektronik. Gelingt es hier, die Vakuumkammer und das notwendige Pumpsystem zu miniaturisieren, kann der gesamte Quantensensor deutlich kompakter realisiert werden, sodass eine Anwendung auf mobilen terrestrischen Applikationen möglich werden kann. Den Hauptbestandteil für die Miniaturisierung der Hochvakuumkammer stellen die am IMPT gefertigten Getter-MEMS dar, die der aktiven Aufrechterhaltung der Vakuumbedingungen dienen. Dabei gilt es dessen Getterkapazität temperatur-kompensiert zu überwachen. Zudem ist die Fertigung auf ausgewählte Substrate zu realisieren, die eine weitere Optimierung der Vakuumbedingungen ermöglichen und für die Kommerzialisierung des Systems ausschlaggebend ist.

    Voraussetzungen:

    Agierte, kreative Arbeitsweise, praktisches, zielorientiertes Denken, Konstruieren mit Solid Works, elektrotechnische Kenntnisse

    Senden Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen per Mail an Leonard Diekmann.

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  • Herstellung und Charakterisierung hartmagnetischer Schichten

    Bachelor-/Studien-/Masterarbeit (6 Monate / ab sofort)

    Im Rahmen von Industrie 4.0 soll die weitere Automatisierung der Produktion vorangetrieben werden. Zeitgleich erfolgt eine steigende Individualisierung und Spezifizierung der Produkte. Daher ist eine "Kommunikation" zwischen den Bauteilen und den Werkzeugmaschinen unerlässlich, über die die Maschine die Bauteilhistorie sowie den aktuellen Prozessschritt erkennen kann. Die hohe Integrationsdichte, die Wiederbeschreibbarkeit und hohe Zuverlässigkeit prädestinieren hierfür insbesondere magnetische Speicher. Eine Evaluierung kommerzieller Materialien erfolgt in einem an der LUH angesiedelten Startup (MIP).

    In dieser Arbeit soll der Stand der Technik zur Herstellung hartmagnetischer Speichermaterialien erweitert werden. Die Ziele der Arbeit sind die Identifikation geeigneter Werkstoffe sowie der Prozesse, mit denen magnetische Schichten als Datenspeicher direkt auf der Oberfläche technischer Bauteile appliziert werden können.

    Voraussetzungen:

    Selbstständige, strukturierte Arbeitsweise; Spaß an wissenschaftlichen Fragestellungen im Bereich der Mikrotechnologie und der Chemie.

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THEMENGEBIETE UND INITIATIVBEWERBUNGEN

Wir bieten überwiegend Themen aus den zwei Bereichen Dünnfilmtechnik und Mechanische Mikrobearbeitung und Tribologie an. Diese Bereiche sind im Folgenden etwas näher beschrieben, bei Fragen zu den Themen wenden Sie sich bitte an die angegebenen Kontakte. Haben Sie eine Idee oder interessieren Sie sich für ein bestimmtes Thema und möchten dazu eine Arbeit schreiben? Wir sind immer offen dafür, Themen mit Studenten auszuarbeiten und freuen uns über Initiativbewerbungen!

DÜNNFILMTECHNIK

Der Bereich der Dünnfiltechnik des IMPT umfasst den Entwurf und die Fertigung von Mikrosystemen/MEMS (Sensoren, Aktoren). Der den meisten dieser Systeme zugrundeliegende Effekt ist hierbei der Elektromagnetismus.

  • Entwurf

    Der Entwurf der Systeme erfolgt im Groben durch analytische und netzwerkbasierte Methoden. Der Feinentwurf wird im Anschluss daran unter Verwendung von FEM-Simulationen durchgeführt. Hierfür steht das Multiphysik-Simulationstool ANSYS® zur Verfügung, womit Simulationen z.B. in den Bereichen der Strukturmechanik und der Elektromagnetik sowie thermische und fluiddynamische Simulationen durchgeführt werden können. 

  • Aktorik

    Die am IMPT hergestellten Aktoren nutzen Magnetfelder, um Bewegungen zu erzeugen. Die Aktoren können dabei je nach Funktionsprinzip z.B. in Synchron-, (Variabel) Reluktanz- und Hybridaktoren unterschieden werden. Es werden sowohl lineare und rotierende Mikromotoren hergestellt, als auch die Nutzung dieser magnetischen Miroaktoren z.B. im Bereich der Mikrooptik, der Manipulation von magnetischen Nanopartikeln und der Implantologie untersucht.

  • Sensorik

    Neben Sensoren, die auf Basis von elektromagnetischen Prinzipien beruhen, wie z.B. Wirbelstromsensoren, Dehnungssensoren und GMR-Sensoren (ultradünn, für Hochtemperaturanwendungen) wird am IMPT im Bereich modularer Sensoren für gentelligente Anwendungen geforscht, was unter anderem auch Temperatursensoren umfasst.

  • Fertigung

    Für die Herstellung der Mikroaktoren und -sensoren wird für gewöhnlich eine Kombination aus Fotolithografie und galvanischer Abscheidung genutzt. Mittels Fotolithografie wird auf Si- oder Al2O3-Substraten eine temporäre Form aus Fotoresist erzeugt und diese durch galvanische Abscheidung mit Funktionswerkstoffen gefüllt. Als Funktionswerkstoffe werden Cu für Spulen und Zuleitungen genutzt. Für Flussführungen kommen NiFe45/55, NiFe81/19, CoFe und Ni zum Einsatz. Ferner wird das Epoxidharz SU-8™ und Polyimid als Einbettungsmaterial und Material für Membranen eingesetzt. Als Isolation werden Schichten aus Si3N4 und SiO2 verwendet, die mitels PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) hergestellt werden. Zur Strukturierung werden zusätzlich Ionenstrahlätzen und Lift-off angewendet. Die Herstellung von mechanischen Komponenten (Membranen, Biegebalken, Federstrukturen...) erfolgt durch die Kombination von Fotolithografie und Ätzprozessen. Hierfür stehen Trockenätzprozesse (z.B. DRIE, Plasma) sowie nasschemische Ätzprozesse (z.B. KOH, HF) zur Verfügung.

Studentische Arbeiten aus diesem Bereich können folgende Schwerpunkte haben:

  • Die Fertigung und Charakterisierung von Mikrosystemen
  • Die Entwicklung und Optimierung von Fertigungsprozessen
  • Schichtcharakterisierungen
  • Werkstoffuntersuchungen

MECHANISCHE MIKROBEARBEITUNG UND TRIBOLOGIE

  • Mechanische Mikrobearbeitung

    Im Bereich der mechanischen Mikrobearbeitung kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Zum einen werden Trenn- und Profilschleifverfahren zum hochpräzisen Vereinzeln und Profilieren von Mikrobauteilen aus Keramik, Glas und Silizium durchgeführt. Zum anderen erfolgen Nanoschleif- und Läppprozesse zur hochpräzisen Oberflächenbearbeitung von sprödharten Materialien sowie der Erstellung von Schliffbildern. Des Weiteren werden Prozesse zur Fertigung von Oberflächen mit hoher Qualitätsgüte sowie die Planarisierung von  Waferoberflächen aus Werkstoffkombinationen durch Polieren und chemisch-mechanisches Polieren (CMP) durchgeführt.

  • Mikrotribologie

    Im Bereich der Mikrotribologie werden z.B. Verschleißuntersuchungen an einem rotatorischem Verschleißmessstand nach dem Pin-on-Disk-Verfahren für flächigen Mikrokontakt durchgeführt. Weiterhin erfolgen Untersuchungen zur Mikrohärte und E-Modul sowie der Darstellung von (Haft-)Reibung dünner Schichten mittels Nanoindentation und Ritzuntersuchungen. Eine Ermittlung von Bruchfestigkeiten von Schichten erfolgt mittels Acoustic Emission. Zusätzlich werden Analysen von Reibkräften im Mikrokontakt durchgeführ.

Studentische Arbeiten aus diesem Bereich können folgende Schwerpunkte haben:

  • Erzeugung hochgenauer Kanten und Mikroprofile
  • Optimierung eines Waferhalterwerkzeugs für chemisch-mechanisches Polieren (CMP)
  • Fügen von Mikrobauteilen mittels Löten, eutektischem und anodischem Bonden
  • Untersuchungen und Charakterisierung tribologischer Beschichtungen