Terahertz-Forschung 19. Okt 2022 Von Elke von Rekowski

Tonnenschwere Fräse für die nächste Generation des Mobilfunks

An der Universität Duisburg-Essen (DUE) soll bis 2023 ein deutschlandweit einmaliges Terahertz-Integrationszentrum (THzIZ) entstehen, an dem unter anderem Technik für die nächste Mobilfunkgeneration 6G erforscht werden soll. Für die Spitzenforschung wurde jetzt eine tonnenschwere Mikropräzisionsfräse geliefert – über ein riesiges Loch in der Gebäudewand im 2. Stock.

Luftbild der Universität Duisburg-Essen (Uni DUE). Am dortigen Terahertz-Integrationszentrum (THzIZ) soll ab 2023 unter anderem Technik für die nächste Mobilfunkgeneration 6G erforscht werden. Jetzt wurde als Ausstattung ein tonnenschweres Spezialgerät, eine Mikropräzisionsfräse, geliefert – über ein riesiges Loch in der Gebäudewand im 2. Stock.
Foto: UDE/Robin Kress

Nun haben die Forschenden am 2019 gegründeten Terahertz-Integrationszentrum (THzIZ) der Universität Duisburg-Essen eine Mikropräzisionsfräse erhalten, die im wahrsten Sinne des Wortes durch die Wand musste. Acht Stunden dauerte es, bis die 4 t schwere Mikropräzisionsfräse im Labor auf der 2. Etage im Zentrum für Halbleitertechnik und Optoelektronik (ZHO) an der DUE aufgestellt war. Das 800 000-€-Gerät passte weder in den in den Aufzug noch durch das Treppenhaus. Deshalb wurde ein 3 m x 3 m großes Loch in die Fassade geschlagen, durch das ein Schwerlastkran die Fräse hievte.

Rekordverdächtige Terahertzquelle

„Die Mikropräzisionsfräse ähnelt im Prinzip einer CNC-Fräse, nur dass sie extrem genau arbeitet und für die Herstellung kleinster Strukturen geeignet ist“, sagt Nils Weimann. Mithilfe der Fräse wollen die Forschenden Hohlleiter in einer Breite von 100 μm bis 300 μm in Metallblöcke fräsen, die am ZHO selbst produzierte Halbleiterchips beinhalten. In diesen schmalen Kanälen werden dann die THz-Wellen zwischen den Halbleiterchips und zur Antenne geführt.

Terahertz-Forschung ist für 6G-Mobilfunk und modernste Radare essenziell

Im neuen Terahertz-Integrationszentrum wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an 6G-THz-Kommunikation mit mehr als 100 Gbit/s Datenraten, an modernsten Radaren und weiteren alltagstauglichen Anwendungen forschen. Geplant ist, die gesamte Technologiekette vom Halbleitermaterial über die Chipfertigung und Aufbautechnik bis hin zur Modultechnik und THz-Messtechnik herzustellen.

Mobilfunk: Ein Blick auf das Heute von morgen

„Terahertz-Technik kann viel mehr, als Hunderte von Gigabit pro Sekunde zu übertragen“, so Weimann. So ermögliche sie es, die Position von Objekten hochgenau zu bestimmen und gleichzeitig ihre chemische Zusammensetzung zu analysieren. In der Medizintechnik könnte die für den Menschen ungefährliche THz-Strahlung beispielsweise bei der Untersuchung von Hautkrebs helfen. Und in der Robotik lassen sich dank THz-Strahlung Abstände bedeutend präziser messen als bisher.

„Dank der Mikropräzisionsfräse können wir bald Terahertz-Module für mobile und alltagstaugliche Anwendungen bis zur Marktreife entwickeln“, sagt Weimann. Bislang war das noch nicht möglich. Das Terahertz-Integrationszentrum wird mit über 6,5 Mio. € aus dem Programm NRW.Forschungsinfrastrukturen und dem europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

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