Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Das Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) ist eine zentrale Anlaufstelle für die Entwicklung und Hochskalierung fortschrittlicher Mikro- und Nanosysteme. Für jede gestellte Herausforderung entwickeln unsere kompetenten multidisziplinären Teams neuartige technologische und anwendungsorientierte Lösungen auf dem neuesten Stand der Technik. Unsere aktuelle Technologieplattform ist ebenso über die KNMF-Plattform (Karlsruhe Nano Micro Facility) zugänglich. Die hauseigenen Lithographiekapazitäten reichen bis zu einer lateralen Auflösung von 6 nm und werden mit unserem umfassenden Know-how in der Entwicklung von Fertigungsprozessen kombiniert. Unsere Wissenschaftler decken ein breites Spektrum an Anwendungen und Technologieplattformen ab.

Am IMT wollen wir gemeinsam Spitzenforschung auf dem Gebiet der Mikrotechnik, Nanotechnologie und deren Einbettung in Systeme betreiben. Wir konzentrieren uns darauf, grundlegende Ergebnisse zu erzielen, diese in Anwendungen umzusetzen und in die Produktion einzubringen. Wir fördern die Karrieren unserer exzellenten Nachwuchswissenschaftler, sei es für die Wissenschaft oder die Industrie.

Die Leitung des IMT obliegt Prof. Dr. Koos, Prof. Dr. Korvink, Prof. Dr. Lemmer und Prof. Dr. Richards.

Forschungsschwerpunkt / Know-how

Unsere Forschung befasst sich mit der Entwicklung neuer und aufstrebender Mikro- und Nanotechnologien mit Anwendungen in den Bereichen Energieerzeugung, Lichtmanagement, Datenkommunikation, Biologie und Biowissenschaften sowie Sensorik. Besonderer Fokus liegt auf fortschrittlicher Fertigung und auf der Hochskalierung von Technologien auf größere Gebiete. Als Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft befassen wir uns mit zwei Bereichen: Schlüsseltechnologien und Energie. Forschungsgebiete sind:

Mikrosysteme für die Biowissenschaft: Die Biowissenschaften, die Biologie, Pharmakologie und Medizin abdecken, profitieren von präzisen und automatisierten Vorgängen, um die Lebensprozesse in vitro und in vivo zu bewirken, zu erfassen und zu steuern.

Theorie und Simulation für Design: Unsere Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung und Anwendung neuartiger Simulationswerkzeuge zur Unterstützung von MEMS- und NEMS-Entwurfsprozessen.

Photonik, Plasmonik und Teratronik: Unsere Forschung befasst sich mit Technologien und Anwendungen von plasmonischen Bauelementen und photonischen integrierten Schaltkreisen (PIC). Im Rahmen unserer Aktivitäten auf dem Gebiet der Tertraonik konzentrieren wir uns auf die Erzeugung, Verarbeitung und Erkennung von Terabit / s-Datenströmen und von elektromagnetischen Wellenformen mit THz-Bandbreiten.

Bildgebung und Spektroskopie: Die Forschung basiert auf der Notwendigkeit einer höheren räumlichen, zeitlichen und spektralen Auflösung und dem Wunsch, korrelative Bildinformationen und hyperspektrale Daten über Materialien und biologische Systeme zu erhalten.

Photovoltaik und Energietechnologien: Im Rahmen von IMT entwickeln wir neuartige Materialien, Geräte und Methoden, die für effiziente Solarzellen, Photovoltaiksysteme sowie Energiegewinnungs- und Kühlsysteme erforderlich sind.

Mikro- / Nanosensoren und -aktoren: Unsere Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung und Anwendung neuartiger Aktor- und Sensorkonzepte für MEMS- und NEMS-Anwendungen.

Intelligente Materialien und Strukturen: Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt hierbei auf der Entwicklung intelligenter, abstimmbarer 3D-Oberflächen unter Verwendung von Funktionsmaterialien wie Formgedächtnispolymeren.

Innovation und Upscaling: Übertragung von Herstellungsprozessen im Wafer-Maßstab auf große Flächen, um einen Durchsatz im industriellen Maßstab zu erzielen, einschließlich Kommerzialisierung und robuster Qualitätskontrolle.

Fortgeschrittene Fertigung und Druck: Unsere Forschung konzentriert sich hier auf die exquisite Kontrolle von Form und Zusammensetzung auf der Mikro- und Nanolängenskala.

Ausstattung

Unsere Forschungs- und Entwicklungsprojekte werden durch eine Vielzahl von Fertigungsprozessen, Testmethoden und modernsten Geräten unterstützt, die vor Ort verfügbar sind.

  • Ein wesentlicher Teil der Geräte und Einrichtungen ist in unseren Reinräumen auf einer Gesamtfläche von ca. 600 m² untergebracht. Auf dem KIT-Campus Nord steht die komplette Ausrüstung zur Herstellung von Mikrostrukturen im LIGA-Verfahren zur Verfügung: CAD, Elektronenstrahlschreiber, Synchrotronstrahlungsquelle für die tiefe Röntgenlithographie sowie eine Vielzahl von Maschinen zum Heißprägen von Mikrokomponenten und Tiefziehverfahren.Die technische Infrastruktur und das Know-how der IMT-Mitarbeiter werden durch Vorschläge an die KNMF-Hightech-Plattform (Karlsruhe Nano Micro Facility) teilweise kostenlos für externe industrielle und akademische Einrichtungen bereitgestellt .
  • Die mechanische Werkstatt des Instituts unterstützt Wissenschaftler bei der (Mikro-) Bearbeitung und Herstellung anspruchsvoller mechanischer Bauteile wie z. B. Formeinsätzen zum Heißprägen oder Versuchsaufbauten. Alle relevanten Werkzeugmaschinen sind verfügbar. Aus der Maschine sind insbesondere drei Werkzeuge zu nennen: Brand Mini 500 Flachschleifmaschine, Mitsubishi DWC 90 SZ für hochpräzises Drahterodieren, LT Ultra MMC 600 2Z für Fly-Cutting und Ultrapräzisionsfräsen

  • Unter Lithographie verstehen wir hier die Strukturierung von Materialien im Feinmaßstab unterhalb von 10 µm (Mikrolithographie) oder unterhalb von 100 nm (Nanolithographie) mit komplexen und meist teuren Geräten, insbesondere Chemikalien und Materialien, Elektronen oder Licht unterschiedlicher Wellenlänge und menschlichem Fachwissen. Das Institut für Mikrostrukturtechnik verfügt über langjährige Erfahrung in der Strukturierung verschiedener polymerer Werkstoffe und ausgewählter Metalle im Nanometerbereich.

  • Rasterkraftmikroskopie und Oberflächencharakterisierung: Personen, die die Rasterkraftmikroskopie für ihre Zwecke nutzen möchten , werden gebeten , ein Angebot zu verfassen und den Zugang bei unserer Benutzereinrichtung KNMF zu beantragen

  • Die Kernspinresonanz (NMR) bildet zusammen mit der bildgebenden Magnetresonanztomographie (MRT) eine leistungsstarke zerstörungsfreie, nichtinvasive Analyseplattform für die Materialcharakterisierung. Bei IMT sind sowohl Systeme mit hohem Feld (11,7 T) als auch mit niedrigem Feld (1,0 T) verfügbar. Diese Systeme bieten die Möglichkeit, die Materialstruktur und -dynamik in flüssigen, halbfesten und festen Zuständen zu charakterisieren. Darüber hinaus verfügt das IMT über die erforderliche Infrastruktur, um nahezu reines Wasserstoffgas im para-Spin-Zustand zu erzeugen, eine wichtige Voraussetzung für Versuche zur Hyperpolarisierung von para-H 2 (g) .

  • Am IMT wurden 2016 zwei spezielle Laserlabors gebaut, die das Rückgrat für unsere optischen Spektroskopiearbeiten bilden. Unsere Interessen reichen von der grundlegenden Materialcharakterisierung bis zur detaillierten Diagnose der Gerätefunktion. Das gemeinsame Ziel dieser Labore ist es, die Entwicklung von Geräten (häufig auf der Basis neuer Materialien) zu ermöglichen, deren makroskopische Funktionalität auf der Kontrolle von Materialien im Nanomaßstab und im Mikromaßstab beruht. Unsere Bemühungen in der Spektroskopie fallen in die unten diskutierten Kategorien der stationären und zeitaufgelösten Techniken.

  • Unsere Druckereien können in zwei Themenbereiche unterteilt werden. Strukturdruck mit handelsüblichen 3D-Druckern und Funktionsdruck mit handelsüblichem Labordrucker. Die Strukturdrucker werden verwendet, um Komponenten für unsere wissenschaftlichen Aufbauten zu erstellen, während beim Funktionsdruck die erstellten Strukturen einzigartige neue Merkmale aufweisen.

  • Der Trockenätzcluster gehört zur KNMF-Ausstattung. Externe Benutzer können die Maschinenzeit über ein Angebotssystem unter www.knmf.kit.edu beantragen .

  • Für die Oberflächenstrukturierung von Polymeren durch Replikation stehen die Verfahren Heißprägen, Nanoimprint, Thermoformen und Roll-to-Roll-Replikation zur Verfügung. In unseren Labors betreiben wir diese Maschinen unter Reinraum- und / oder Temperaturbedingungen. Jede Maschine ist für ausgewählte Aufgaben optimiert, sodass wir Prozesse und Techniken für eine Vielzahl von Anforderungen hinsichtlich Strukturgröße, strukturierter Fläche, Temperatur und Materialien anpassen können.

  • Solarbetriebene Wasseraufbereitung mit 5 kW Solar Array Simulator, PV-betriebene Wasseraufbereitungsanlage sowie LED-Beleuchtungssysteme für die Photokatalyse.

Angebote

Wir wollen durch wertvolle Beiträge zu Forschung, Entwicklung und Innovation in der Mikro- und Nanotechnologie den Stand der Technik voranbringen.

Projektbeispiele

  • Einen Einblick in die vielfältigen Aktivitäten des IMT bietet das Nachrichtenarchiv des Instituts.
  • Vorträge und Seminare werden auf der IMT-Homepage aktuell gelistet.

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Ansprechpartner

Prof. Dr.
Jan Gerrit Korvink
Leitung

Anschrift

Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

Tel.: +49 721 608-22740
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76133 Karlsruhe

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