Ein Reh springt auf die Straße – es ist stockdunkel und nebelig, doch das selbstfahrende Auto bremst sicher ab. Dass eine Umfelderkennung auch in solchen Fällen fehlerfrei funktioniert, ist einer der Knackpunkte beim autonomen Fahren. Neue Sensoren auf der Basis von Hochfrequenzstrahlung könnten die Lösung sein. Sie entstehen künftig an der Universität Duisburg-Essen (UDE). Hierfür finanziert das Bundesforschungsministerium den Ausbau eines Mikroelektronik-Labors mit knapp vier Millionen Euro.
Mit elektronischen und photonischen Chips lassen sich Objekte bestimmen und deren Position, Abstände und Geschwindigkeiten messen. Man kennt das von Fahrassistenzsystemen, aber auch aus der Industrie. Dank ihnen greifen Roboter etwa die richtigen Teile aus unsortierten Kisten und agieren selbständig neben Menschen. Die heutigen Sensoren zur Umfelderkennung haben jedoch Grenzen, beispielsweise bei verdeckter Sicht. Auch arbeiten sie noch nicht mit der erforderlichen Genauigkeit.
Anlage zur Halbleiterintegration im Reinraum des Zentrums für Halbleitertechnik und Optoelektronik der UDE. © Universität Duisburg-Essen
Die UDE-Professoren Dr. Nils Weimann, Dr. Andreas Stöhr und Dr. Thomas Kaiser forschen deshalb an innovativen Transistoren und Infrarot-Komponenten. Ihr neues Labor „ForLab SmartBeam“ ist am Zentrum für Halbleitertechnik und Optoelektronik (ZHO) angesiedelt, das bereits eine erstklassige Infrastruktur hat. Mit den Fördergeldern aus Berlin werden jetzt zwei hochwertige Anlagen sowie Instrumente zur Hochfrequenzmessung bis 1,5 Terahertz angeschafft.
Dieses elektromagnetische Spektrum ist interessant für viele Anwendungen. Denn zwischen 300 Gigahertz und einigen Terahertz dringen die Wellen ungefährlich für den Menschen durch Material und organisches Gewebe. Ideal also, um giftige Stoffe oder versteckte Objekte zu erkennen.
Allerdings sind Terahertz-Sensoren noch nicht massentauglich – die dazu nötigen Chips erfordern ein spezielles Halbleitermaterial: Indiumphosphid. Darin können sich die Elektronen schneller als im üblicherweise verwendeten Silizium bewegen. Außerdem taugt es zur Herstellung effizienter opto-elektronischer Terahertz-Bauelemente. Die dazu erforderlichen Technologien werden am ZHO der Uni erforscht und entwickelt.
Die drei Professoren sind sich sicher, dass die schnellen Wellen großes Potenzial haben – nicht nur für die Auto-Industrie oder die Telekommunikation. Auch die Deutsche Forschungsgemeinschaft pusht die Entwicklung über den Sonderforschungsbereich MARIE. Er befasst sich mit mobilen Terahertz-Anwendungen und wird von der UDE geleitet.
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