Projekti / Programi
Sistemi na čipu z integriranimi mikromehanskimi, s THz, z optičnimi, z magnetnimi in z elektrokemijskimi senzorji
01. januar 2014
- 31. december 2019
Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
2.09.03 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
Mikroelektronika |
2.15.01 |
Tehnika |
Meroslovje |
Senzorji in zajemanje podatkov |
Koda |
Veda |
Področje |
T001 |
Tehnološke vede |
Elektronika in elektriška tehnologija |
Koda |
Veda |
Področje |
2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Raziskovalci (27)
št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacij |
1. |
39221 |
Damjan Berčan |
Elektronske komponente in tehnologije |
Mladi raziskovalec |
2016 - 2019 |
22 |
2. |
38444 |
Daniele Bertocchi |
Tehnika |
Tehnični sodelavec |
2016 - 2019 |
0 |
3. |
18018 |
Ivica Bertocchi |
|
Tehnični sodelavec |
2014 - 2019 |
0 |
4. |
33297 |
Mitja Brlan |
|
Tehnični sodelavec |
2014 - 2019 |
0 |
5. |
24915 |
Bruno Cacovich |
|
Tehnični sodelavec |
2014 - 2019 |
0 |
6. |
31188 |
dr. Olga Chambers |
Matematika |
Raziskovalec |
2017 - 2019 |
28 |
7. |
18020 |
Boštjan Fink |
|
Tehnični sodelavec |
2014 - 2019 |
0 |
8. |
39222 |
dr. Miha Gradišek |
Elektronske komponente in tehnologije |
Mladi raziskovalec |
2016 - 2019 |
28 |
9. |
24914 |
Carmen Hladnik Prosenc |
|
Tehnični sodelavec |
2014 - 2019 |
0 |
10. |
51909 |
dr. Tadej Krmac |
Sistemi in kibernetika |
Mladi raziskovalec |
2018 - 2019 |
8 |
11. |
10303 |
Ratimir Kuzma Cigoj |
Elektronske komponente in tehnologije |
Tehnični sodelavec |
2014 - 2019 |
0 |
12. |
03494 |
dr. Marijan Maček |
Elektronske komponente in tehnologije |
Upokojeni raziskovalec |
2014 - 2019 |
178 |
13. |
24916 |
Franci Novak |
|
Tehnični sodelavec |
2014 - 2017 |
0 |
14. |
00130 |
dr. Anton Pleteršek |
Elektronske komponente in tehnologije |
Upokojeni raziskovalec |
2014 - 2019 |
207 |
15. |
01675 |
dr. Dušan Raič |
Elektronske komponente in tehnologije |
Upokojeni raziskovalec |
2018 - 2019 |
86 |
16. |
38117 |
dr. Rok Ražman |
Elektronske komponente in tehnologije |
Mladi raziskovalec |
2015 - 2019 |
8 |
17. |
24326 |
dr. Aleksander Sešek |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2014 - 2019 |
132 |
18. |
50658 |
dr. Tadej Skuber |
Elektronske komponente in tehnologije |
Mladi raziskovalec |
2017 - 2019 |
11 |
19. |
00166 |
dr. Drago Strle |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2014 - 2019 |
244 |
20. |
01717 |
Rozana Škrbec |
|
Tehnični sodelavec |
2014 - 2015 |
2 |
21. |
34652 |
dr. Andrej Švigelj |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2016 - 2019 |
44 |
22. |
32972 |
dr. Mario Trifković |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2016 - 2017 |
23 |
23. |
01927 |
dr. Janez Trontelj |
Elektronske komponente in tehnologije |
Vodja |
2014 - 2019 |
569 |
24. |
10476 |
dr. Janez Trontelj ml. |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2014 - 2019 |
57 |
25. |
53517 |
Ajda Tuševski |
Elektronske komponente in tehnologije |
Mladi raziskovalec |
2019 |
7 |
26. |
36455 |
dr. Rok Vrtovec |
Električne naprave |
Mladi raziskovalec |
2014 - 2017 |
8 |
27. |
13143 |
dr. Andrej Žemva |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2015 - 2019 |
633 |
Organizacije (1)
Povzetek
Program je razdeljen na naslednja področja:
A. Senzorji nizkih koncentracij molekul snovi v zraku
B. Integrirane brezkontaktne senzorske mreže
C. Senzorji in sistemi v THz področju
D. Ostali nano-mikro senzorji
A. Senzorji nizkih koncentracij molekul snovi v zraku in tekočinah
Do sedaj razviti različni senzorski sistemi imajo veliko slabosti: nizka občutljivost, slaba kemijska ločljivost in nezanesljivost detekcije, naprave so velike in drage, čas, ki je potreben za zanesljivo detekcijo, pa je izjemno dolg; razlog je v zelo majhnih koncentracijah ciljnih molekul v atmosferi ali tekočini in se nahaja v območju pod eno ciljno molekulo na 10^12 drugih molekul v zraku ali tekočini. V večini primerov poteka detekcija ciljnih molekul preko njihove adsorbcije iz okoliškega medija na površino senzorjev, ki je prevlečena z molekulami receptorjev.
Cilj predlaganega programa je izboljšati občutljivost obstoječih detekcijskih sistemov vsaj za en velikostni razred ter izboljšati selektivnost in s tem zanesljivost detekcije. To nameravamo storiti z raziskovanjem odzivov na polju različno modificiranih kapacitivnih senzorjev z izjemno nizkošumnim merjenjem kapacitivnosti oziroma impedance, ter merjenjem šumnih odzivov in statistično analizo spektralnih gostot; to zahteva izdelavo merilnega sistema v mikro/nano elektronski CMOS oziroma BiCMOS tehnologiji.
B. Integrirane brezkontaktne senzorske mreže
Raziskave, usmerjene predvsem v razvoj senzorjev kemičnih substanc, bodo vodile do razvoja novih mikrosenzorskih struktur za različne uporabe med drugim tudi v brezkontaktnih senzorskih mrežah (BSM). Predvsem bodo neposredno uporabni v kontroli in sledenju prehranskih in drugih izdelkov kar bo prispevalo k boljši in varnejši prehrani. Osnova BSM mrež bodo brezkontaktni senzorski sistemi, ki omogočajo ceneno vzdrževanje, vgrajujejo pa se v najnovejše tehnologije, kot so radiofrekvenčna identifikacija RFID (UHF in HF) in druge tehnologije, ki omogočajo zanesljiv brezžični prenos podatkov.
C. Senzorji in sistemi v THz področju
Želimo obdržati vodilno vlogo pri THz senzorjih in THz senzorskih sistemih, zato bomo usmerili naše raziskave v poglobljeno razumevanje obnašanja tanke nanometrske plasti senzorja. Zasnovali bomo senzorsko polje in frekvenčno moduliran THz izvor, da bomo generirali tridimenzionalno sliko zakrite scene. Raziskovali bomo ozkopasovno THz spektroskopijo.
D. Ostali nano-mikro senzorji
V raziskavi se bomo osredotočili na razvoj novih senzorjev in senzorska polja z integriranimi mikrotuljavicami.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskovalci programske skupine LMFE so v zadnjem programskem obdobju pridobili 9 mednarodnih patentov, 9 domačih patentov in vložili 11 patentnih prijav. So avtorji 23 znanstvenih člankov s faktorjem vpliva. Zavidljivo število patentov govori o dejstvu, da so znanstveni rezultati pomembni za industrijo, ki nam ovira objavljanje znanstvenih člankov zaradi ohranjanja konkurenčne prednosti. To pa je seveda tudi dokaz o znanstveni odličnosti, ki se kaže v številni citiranosti naših patentov, kar pa metodologija ARRS žal ne zazna. Ne glede na to pomanjkljivost pa je v prijavljenem nadaljevanju programa predvideno obsežno znanstveno delo, ki v nekaterih področjih segajo že v področje čiste znanstvene dejavnosti. Ob dejstvu pa, da gre pri predlogu nadaljevanja programa tudi za usmerjenost v sodelovanje z industrijo pa predlagamo koncept povezave znanstvene misli, ki se udejani po določenem času v industrijski aplikaciji.
Seveda je ta koncept žal težak in je podvržen kritiki, da se oddaljuje od tako imenovane ''čiste znanosti''. Lobisti ''čiste znanosti'' pa branijo ta koncept tudi zato, ker njihovi rezultati prepogosto končajo na papirju, ker ne vzdržijo realnega preverjanja.
V našem primeru predlagamo vse raziskave na način, ki bo preverljiv, oziroma je preverjanje vključeno v program. Predvidevamo, da bodo rezultati znanstvenih dognanj patentirani in objavljeni v citiranih mednarodnih revijah.
Predlagane raziskave združujejo interdisciplinarne znanstvene pristope, ki po eni strani zahtevajo poglobljene študije še neraziskanih pojavov, ter po drugi strani omogočajo optimalno reševanje zastavljenih raziskovalnih ciljev, z učinkovito uporabo najmodernejših orodji modeliranja fizikalno kemijskih procesov ter realizacijo in uporabo najmodernejših tehnologij, za načrtovanje in realizacijo izjemno zahtevnih merilnih sistemov.
- Raziskali bomo procese in tehnologije selektivne ter površinsko ločljive kemijske funkcionalizacije matričnega polja mikrosenzorjev s študijem elektrokemijske funkcionalizacije površin posameznih senzorskih elementov in šumne spektre mikrokondenzatorjev različno modificiranih površin v interakciji z različnimi ciljnimi molekulami.
- Zasnovali bomo arhitekture elektronskega vezja za merjenje adsorbcijsko desorbcijeskega električnega šuma modificiranih kapacitivnih senzorjev v velikem frekvenčnem področju in miniaturni elektronski vmesnik za adresiranje in merjenje sprememb kapacitivnosti v polju mikrokondenzatorjev z ekstremno in doslej še nedoseženo občutljivostjo v področju 10 zF (zepto = 10^-21), ki ga je mogoče integrirati s poljem mikrosenzorjev.
- Modelirali bomo senzorske strukture in izdelali FEM modele. Zasnovali bomo znanstvene eksperimente za pridobivanje doslej neznanih modelskih parametrov.
- Raziskali bomo lastnosti nanometrskih plasti THz senzorja ter analizirali nove lastnosti teh plasti, za katere doslej ni znanstvene razlage. Predvidevamo, da bomo prvi odkrili in razložili zapletene fizikalne mehanizme.
Pomen za razvoj Slovenije
LMFE je od svojega nastanka izjemno močno vpet v slovensko elektroindustrijo in je bil ključen za nekatere velike in pomembne slovenske tovarne. Naj naštejem le dve izmed mnogih:
Več desetletni izvozni izdelek Fotone je bil daljinomer z veliko dodano vrednostjo. Zanj je LMFE razvil in izdeloval vso elektroniko z vrhunskimi integriranimi vezji.
Prav tako je Iskraemeco bila med prvimi svetovnimi izvozniki elektronskih števcev električne energije, kjer je pri obeh verzijah LMFE sodeloval in pomembno vplival na uspešnost produktov
Danes eno najhitrejše rastočih podjetij na področju elektronike v Sloveniji je RLS Merilna tehnika, za katero je LMFE prispeval raziskovalno in znanstveno podlago in v mnogih primerih tudi razvil ali celo izdeloval specialna integrirana vezja.
V predlaganem programu vidimo nadaljevanje vloge LMFE, ki uspešno premošča znanstveno raziskovalno sfero s slovensko in tujo industrijo. Tesna povezava z RLS bo tej omogočila še naprej mesto med najodličnejšimi v svetovni metrologiji (RLS izvaža skoraj 100% v tujino na najzahtevnejše trge na svetu). Tu je posebno pomemben hiter prenos znanstvene inovacije v produkt, ki je industrijsko izvedljiv. Še več, ko je vodja programske skupine izumil nov in učinkovit senzor za precizno merjenje kota je uspel prepričati direktorja firme RLS, da ga je začel proizvajati in ta proizvod je še danes paradni konj firme in ima še vedno primat na svetu glede tehničnih lastnosti.
Dosedanji uspehi LMFE potrjujejo, da raziskovalci LMFE poleg tega, da rešujejo raziskovalne probleme večinoma vidijo tudi potencial za industrijo in so sposobni reševati konkretne probleme industrije.
Tak preboj pričakujemo v naslednjem programskem obdobju tudi pri zasnovi sistema za merjenje s pomočjo integriranih mikrotuljavic, kjer pričakujemo ne le znanstveni prispevek ampak tudi uspešen industrijski proizvod.
Velik potencial ima predlagana raziskava senzorjev par. Ob ustreznem odzivu slovenskega gospodarstva bi lahko postavili novo proizvodnjo s sodelovanjem LMFE. V najslabšem primeru, pa bi lahko privabili tujega vlagatelja, ki bi investiral pri nas.
Potencial za slovensko gospodarstvo predstavlja tudi razvoj THz tehnologije, saj bi morali znati izkoristiti naš primat na področju senzorja, ki ima najboljše lastnosti pri sobni temperaturi. THz tehnologija je na začetku, ima pa potencial, da prevzame podobno pomembno vlogo kot jo je imela tehnologija rentgenskih žarkov. Žal bi nam bilo, če ne bomo mogli izkoristiti naše trenutne prednosti in znanstvene sposobnosti in bi zamudili odlično priložnost, ki jo imamo, samo zato, ker bo zmanjkalo nekaj sredstev za vzdrževanje programa in za promocijo v industriji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo