Multifunktionale magnetooptische Sensoren zur Messung von Magnetfeldern, elektrischen Messgrößen und Temperatur

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jeffrey McCord
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395252182

Herausforderungen zur Anwendung magnetischer Sensoren variieren stark. Neben der Messung magnetischer Feldgrößen liegt ein wichtiges Anwendungsgebiet magnetischer Sensoren in der indirekten Messung elektrischer Kenngrößen, insbesondere des elektrischen Stroms. Ziel des Projekts ist die Erforschung multifunktionaler optischer Sensorelemente, die die gleichzeitige Messung zusätzlicher funktioneller Parameter, insbesondere die Messung der Temperatur und der elektrischen Spannung, ermöglichen. Dies soll mithilfe magnetooptisch auslesbarer ferrimagnetischer Granatschichten erfolgen. Für die Temperaturmessung wird die Temperaturabhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung und damit der magnetooptische Faradayeffekt im Zusammenhang mit charakteristischen Änderungen in der Magnetisierungsantwort der Schichten und der Domänenwände ausgenutzt. Für die elektrischen Spannungsmessungen werden Anwendungen magnetoelektrischer Effekte untersucht. Die Untersuchungen werden dabei durch in-operando Domänen- und Domänenwandbeobachtungen unterstützt. Ein wesentlicher Bestandteil widmet sich Grundlagenuntersuchungen zu den einzelnen Sensormechanismen und dem Entflechten der verschiedenen Einflussgrößen zur simultanen Messung der Messgrößen in Kombination. Die Frage, ob mit einem einzelnen multifunktionalen Sensor Temperatur, Magnetfeldstärke, elektrischer Strom und elektrische Spannungen optisch und gleichzeitig detektiert werden können, steht im Mittelpunkt des Projekts. Ein solcher breitbandig messender und optisch auslesbarer Sensor könnte Messmethoden zur Gewährleistung der Betriebssicherheit in elektrischen Anlagen entscheidend verändern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen