Elektroniikan ja sulautettujen järjestelmien infrastruktuurikokonaisuus
Elektroniikka mahdollistaa modernin yhteiskunnan toiminnan. Tavoitteemme on kehittää uusia teknologioita ja menetelmiä elektroniikan valmistamiseen kestävästi, taloudellisesti ja globaalisti tehokkaalla tavalla.
Tutkimusinfrastruktuurimme sisältää laitteistot elektroniikan ja sulautettujen järjestelmien kehittämiseen ja karakterisointiin, mukaan lukien painettava elektroniikka, ohutkalvokomponentit ja –piirit, laitteistonläheinen ohjelmointi ja järjestelmätason suunnittelu teollisuus-, terveys- ja kuluttajaympäristöissä.
Laboratoriotilaa on yli 250 m2, josta noin 60 m2 on puhdastilaa. Laboratoriossa on laitteistot mustesuihkutulostukseen (Ceraprinter F-serie, Super-fine Inkjet -tulostin ja neljä Dimatix-tulostinta), syvä- ja kohopainoon sekä laminointiin (Schläfli Challenger 174) ja silkkipainoon (Ekra Professional).
Suojakaasukaappeja (typpi) käytetään kosteudelle tai hapelle herkkien komponenttien valmistamiseen ja mittaamiseen. Niihin on sijoitettu elektronisuihku- ja terminen höyrystin, atomikerroskasvatuslaite (ALD), probe-asema, Dimatix-mustesuihkutulostin, spin coater ja tyhjökuumalevy.
Sähköisten ominaisuuksien mittaukseen käytössä on probe-asemia, puolijohdeanalysaattori, potentiostaatti ja superkondensaattorien sekä akkujen karakterisointilaitteisto. Myös ferro- ja pietsosähköiset ominaisuudet pystytään määrittämään samoin kuin toiminnallisten materiaalien mekaaniset ominaisuudet.
Painettu ja hybridielektroniikka
Painetun ja hybridielektroniikan tutkimuksen teema-alue keskittyy taipuisan ja venyvän elektroniikan, puettavan ja iholle asetettavan (esim. e-tatuointi) elektroniikan, antureiden, 3D ja rakenteisen elektroniikan tutkimukseen ja kehitykseen useilla sovellusalueilla.
Tutkimuksessa painotetaan voimakkaasti skaalautuvia, edullisia valmistusmenetelmiä, kuten painamista, sekä painettujen komponenttien ja piirien integrointia käyttäen perinteisempiä kokoonpanomenetelmiä. Käytössä on moderni painamisen tutkimusinfrastruktuuri.
Sulautetut järjestelmät
Sulautettujen järjestelmien tutkimusaihe on monialainen teema, jossa painotetaan voimakkaasti uusimpien tutkimustulosten ja tekniikoiden soveltamista monien vaativien kehittämistehtävien ratkaisemiseen. Painopisteinä ovat älykkäät ympäristöt (Ambient intelligence) ja lisätty todellisuus. Ympäristön älykkyys viittaa kaikkeen jokapäiväiseen ympäristöön upotettuun tietotekniikkaan, jota on mm. anturit, toimilaitteet, käyttöliittymät, viestintä, IoT ja palvelut. Näitä voidaan soveltaa esim. älykoti-, terveydenhoito-, auto- tai teollisuusympäristöissä. Lisätty todellisuus on äärimmäinen käyttöliittymä.
Tehokkaat sulautetut tietojärjestelmät lisäävät, poistavat ja vääristävät ärsykkeitä ennen kuin käyttäjä tuntee ne, ja näyttävät taivuttavan todellisuutta. Interaktiiviset näytöt, jotka kelluvat ilmassa, tai esineet, jotka peittävät itsensä näkymättömiksi, eivät ole enää tieteiskirjallisuutta, vaan tutkimuksen kärjessä TAU:ssa.
Elektroniikka ja energia
Energian keräys- ja hallintajärjestelmät muuttavat ympäristössä käytettävissä olevan energian sähköenergiaksi, joka varastoidaan paikallisesti ja jota käytetään pienten matalatehoisten elektronisten laitteiden, IoT-solmujen tai anturiverkkojen virtalähteenä. Energia kerätään ympäristön dynaamisista prosesseista, kuten tärinä, mekaaniset muodonmuutokset, lämpötilaerot tai sähkö- ja magneettikentät. Työssä keskitytään uusien harvesterien tutkimiseen, superkondensaattoreiden kehittämiseen energian varastointiin, pienitehoiseen elektroniikkaan ja energianhallintaan. Tutkimus perustuu sekä empiiriseen testaukseen että monifysikaaliseen simulointiin.
Energeettiset järjestelmät yhdistävät elektroniikkajärjestelmät energeettisten materiaalien kanssa. Nämä hiljaiset vartijat ovat yleisiä ja välttämättömiä jokapäiväisen elämämme turvallisuudelle modernissa yhteiskunnassa. Energeettisten materiaalien hallinta asettaa erityisiä vaatimuksia elektroniikan ja sulautettujen ohjelmistojen luotettavuudelle. Esimerkiksi auton turvatyynyn on toimittava tarkalleen oikeaan aikaan, mutta se ei saa toimia muussa tapauksessa. Tämä on toistuva piirre useimmille energiajärjestelmille: ensisijainen tavoite on, että ne eivät tee mitään.
Ohutkalvoelektroniikka
Vaikka CMOS-tekniikka on edelleen hallitseva tapa toteuttaa elektroniikkaa, on monia sovelluksia, joissa ohutkalvopiirit voivat tarjota merkittävää etua, kuten: painettujen ohutkalvopiirien suora integrointi muiden painettujen komponenttien, kuten näyttöjen ja antureiden kanssa; erittäin ohuet piirit joustavaa, venyvää ja iholle asennettavaa elektroniikkaa varten sekä tulevaisuudessa rakennettaessa "biljoonien antureiden" Internet of Everything. Työmme fokusoituu uusiin komponentteihin ja rakenteisiin, mukaan lukien orgaaniset tunnelidiodit ja erittäin matalajännitteiset ohutkalvotransistorit yhdistämällä tulostusta ja atomikerroskasvatusta. Tähtäämme laaja-alaisesti erilaisiin piireihin, kuten UHF-tasasuuntaajat, tehonhallintapiirit, logiikkaelementit, vahvistimet ja radiolähettimet.