Passive Multiband-THz-Echtzeit-Bildgebung in Siliziumtechnologien (C08)

• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 287022738

Die Forschung in C08 konzentriert sich auf siliziumintegrierte Schaltungen für passive Bildgebung im Terahertzbereich (THz), zur Messung der frequenzabhängigen Emissivität und Reflektivität von Objekten in dynamischen Umgebungen in Echtzeit. Zu diesem Zweck werden in C08 siliziumintegrierte Detektionsschaltungen mit und ohne Vorverstärkung entwickelt, die passive Strahlung sowohl im THz- als auch im IR-Bereich messen und langfristigen eine Multiband-Sensorfusion auf einem einzigen Siliziumchip ermöglichen. Ein Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Erweiterung der unteren Bandbreite von THz-Direktdetektoren über 2 THz und der Verbesserung ihrer Empfindlichkeit hinsichtlich der rauschäquivalenten Temperaturdifferenz (NETD). Ein weiteres Hauptziel ist die Entwicklung einer rauscharmen Multiband-Kameraausleelektronik für Multipixel-Arrays, um ein NETD der Kamera unter 0,5 K zu erreichen. Im Rahmen der in C08 durchgeführten Forschung, wird eine kompakte, ungekühlte Siliziumkamera für die passive Bildgebung im THz- (0,15 bis 5 THz) und IR-Bereich (über 10 THz) mit Farbfilterung und Polarisationsdiversität entwickelt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass C08 die passive Bildgebung im THz-Bereich in verschiedenen Teilbändern ermöglicht, die Empfindlichkeit von THz-Direktdetektoren unter ein NEP von 1 pW/√Hz verbessert, die Empfindlichkeit von THz-Direktdetektoren bis zu 5 THz maximiert, Echtzeit-Focal Plane Arrays (FPAs) mit pixelinternen LNAs und digitalen Auslesefunktionen entwickelt und die passive Auslesung von THz- und IR-Signalen auf einem einzigen Siliziumchip ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Transregios
• Teilprojekt zu: TRR 196: Mobile Material-Charakterisierung und -Ortung durch Elektromagnetische Abtastung
• Antragstellende Institution: Universität Duisburg-Essen
• Teilprojektleiter: Professor Dr. Ullrich Pfeiffer; Dr. Sascha Weyers, bis 12/2024