Charakterisierung von hoch-anisotropen Flüssigkristallen im Frequenzbereich von 2 bis 8 THz

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Rolf Jakoby
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 188177387

In den vergangenen Jahrzehnten wurden Flüssigkristalle in der Optik intensiv erforscht. Ihre Eigenschaften sind weitläufig bekannt, besonders da Flüssigkristallanzeigen und moderne TFT-Bildschirme seit Jahren als Massenkonsumartikel allgegenwärtig sind. Anderes im Mikrowellenbe¬reich. Der Antragsteller untersucht seit etwa 8 Jahren unterschiedliche Flüssigkristallmischungen bis 100 GHz, gezielt für den Einsatz in neuartigen, steuerbaren, passiven und energieeffizienten Mikrowellenkomponenten wie adaptive Anpassnetzwerke und steuerbare Filter hoher Güte sowie elektronisch rekonfigurierbare Antennenarrays. Hierzu wurden in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Chemikern und Physikern verschiedener Institutionen erfolgreich neue Flüssigkristallmischungen synthetisiert und systematisch charakterisiert. Sie zeigen die weltweit höchsten Materialgüten. Basierend auf den bisherigen Vorarbeiten des Antragsstellers soll als konsequenter Schritt im Rahmen dieses Forschungsvorhabens Messmethoden und -anordnungen für die Charakterisierung der genauen Materialeigenschaften von Flüssigkristallen im Frequenzbereich bis 1THz erweitert werden, da Flüssigkristalle mit steigender Frequenz sowohl eine zunehmende Anisotropie als auch abnehmende dielektrische Verluste vorweisen. Essentielle Voraussetzung für Design, Simulation und Realisierung von steuerbaren Millimeterwellen- und THz-Komponenten ist die genaue Kenntnis der Materialparameter wie Permittivität, Anisotropie, dielektrische Verluste der verwendeten Flüssig-kristalle. Hierbei ist das zentrale Forschungsziel die Untersuchung, Entwicklung und der Aufbau eines zuverlässigen Messsystems und entsprechender Messverfahren zur genauen Bestimmung dieser Materialparameter. Die Messungen sollen dabei orientierungs- und temperaturabhängig durchgeführt werden. Wichtig ist die genaue Bestimmung des temperaturabhängigen Materialverhaltens. Nach erfolgreicher Evaluation streben wir den Einsatz von Flüssigkristall-Phasenschiebern in einem integrierten THz-Detektor-Array für bildgebende Systeme an.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen