Terahertz-Sensoren – Smarte Strahlen für autonome Fahrzeuge

Ein Tier springt auf die Straße. Es ist stockdunkel und nebelig, doch das selbstfahrende Auto bremst sicher ab. Dass eine solche Umfelderkennung fehlerfrei funktioniert, ist einer der Knackpunkte beim Autonomen Fahren. Neue Sensoren auf der Basis von Hochfrequenzstrahlung könnten die Lösung sein.

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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.

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 3,95 Millionen Euro aus Berlin werden jetzt zwei hochwertige Anlagen sowie Instrumente zur Hochfrequenzmessung bis 1,5 Terahertz angeschafft.

Ungefährlich für den Mensch durch Material und organisches Gewebe

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 massentauglichen – die dazu nötigen Chips erfordern ein spezielles Halbleitermaterial: Indiumphosphid. In diesem 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.

Nicht nur die drei Professoren sind sich sicher, dass die schnellen Wellen großes Potenzial haben – für die Auto-Industrie, den Maschinenbau, die Medizintechnik 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 Universität Duisburg-Essen UDE geleitet

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