Die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik 9783205202240, 9783205201281

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Technik für Menschen 200 Jahre Technische Universität Wien, herausgegeben von Sabine Seidler Band 4

Karl Unterrainer (Hg.)

DIE FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK THE FACULT Y OF ELECTRICAL ENGINEERING AND INFORMATION TECHNOLOGY

2016 BÖHLAU VERLAG WIEN · KÖLN · WEIMAR

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://portal.dnb.de abrufbar. Umschlagabbildung: Altes und neues Institutsgebäude der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik; Foto: © TU Wien/Walter Ehrlich-Schupita © 2016 by Böhlau Verlag Ges.m.b.H & Co.KG, Wien Köln Weimar Wiesingerstraße 1, 1010 Wien, www.boehlau-verlag.com Alle Rechte vorbehalten. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt.Jede Verwendung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist unzulässig. Übersetzung: Word Up!, LLC Korrektorat: Kathrin Wojtowicz, Wien Graphisches Konzept: Büro mit Aussicht Umschlaggestaltung: Michael Haderer, Wien Satz: Michael Rauscher, Wien Druck und Bindung: Theiss, St. Stefan Gedruckt auf chlor- und säurefreiem Papier Printed in the EU ISBN 978-3-205-20128-1

INHALTSVERZEICHNIS TABLE OF CONTENT VORWORT DER REKTORIN FOREWORD FROM THE RECTOR

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Tibor Grasser, Erasmus Langer, Siegfried Selberherr INSTITUT FÜR MIKROELEKTRONIK INSTITUTE FOR MICROELECTRONICS 57

VORWORT DES DEKANS FOREWORD FROM THE DEAN

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Geschichte History Walter Ehrlich-Schupita HISTORISCHER ABRISS: ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK HISTORICAL SUMMARY: ELECTRICAL ENGINEERING AND INFORMATION TECHNOLOGY 11 Die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik The Faculty of Electrical Engineering and Information Technology Karl Unterrainer DIE FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK THE FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND INFORMATION TECHNOLOGY 35 Kerstin Schneider-Hornstein, Holger Arthaber, Eugenijus Kaniusas, Helmut Pfützner, Georgi Shilyashki, Peter Schönhuber, Horst Zimmermann INSTITUTE OF ELECTRODYNAMICS, ­M ICROWAVE AND CIRCUIT ENGINEERING INSTITUTE OF ELECTRODYNAMICS, MICROWAVE AND CIRCUIT ENGINEERING 49

Emmerich Bertagnolli, Gottfried Strasser, Hans-Ulrich Dodt, Alois Lugstein, Ole Bethge, Gerhard Hobler, Dionys Pogany, Jürgen Smoliner, Heinz Wanzenböck DAS INSTITUT FÜR FESTKÖRPERELEKTRONIK (FKE) THE INSTITUTE OF SOLID STATE ELECTRONICS (FKE)

63

Ulrich Schmid, Franz Keplinger, Johann Nicolics DAS INSTITUT FÜR SENSOR- UND AKTUATORSYSTEME THE INSTITUTE OF SENSOR AND ACTUATOR SYSTEMS 75 Manfred Schrödl DAS INSTITUT FÜR ENERGIESYSTEME UND ELEKTRISCHE ANTRIEBE THE INSTITUTE OF ENERGY SYSTEMS AND ELECTRICAL DRIVES

83

Andreas Kugi DAS INSTITUT FÜR AUTOMATISIERUNGSUND REGELUNGSTECHNIK (ACIN) THE AUTOMATION AND CONTROL INSTITUTE (ACIN)

91

Hermann Kaindl, Axel Jantsch INSTITUT FÜR COMPUTERTECHNIK INSTITUTE OF COMPUTER TECHNOLOGY

99

Inhaltsverzeichnis  | 5

Georg Reider DAS INSTITUT FÜR PHOTONIK PHOTONICS INSTITUTE

107

Markus Rupp, Tanja Zseby, Norbert Görtz, Christoph Mecklenbräuker INSTITUTE OF TELECOMMUNICATIONS INSTITUTE OF TELECOMMUNICATIONS

115

Gottfried Strasser ZMNS – ZENTRUM FÜR MIKRO- UND NANOSTRUKTUREN ZMNS – CENTER FOR MICRO- AND NANOSTRUCTURES

125

VERZEICHNIS DER AUTORINNEN UND AUTOREN INDEX OF AUTHORS

131

BILDNACHWEIS PHOTO CREDITS

6 | Inhaltsverzeichnis

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VORWORT DER REKTORIN FOREWORD FROM THE RECTOR Die Technische Universität Wien, gegründet am 6. November 1815 als k. k. polytechnisches Institut, feiert ihren 200. Geburtstag. Ihre institutionellen Wurzeln liegen im Bereich der militärischen und gewerblich-technischen Fachschulen, die in ganz Europa seit dem Beginn des 18. Jahrhunderts entstanden. Hintergrund dieser Neugründungen war ein wachsender Bedarf der staatlichen Verwaltungen, des Militärs und der Wirtschaft an Fachkräften mit technisch-naturwissenschaftlicher Ausbildung. Heute sind wir eine moderne Forschungsuniversität. Mehr als 4.500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter arbeiten, forschen und lehren an Österreichs größter naturwissenschaftlich-technischer Forschungs- und Bildungseinrichtung. Voraussetzung für eine weiterhin erfolgreiche Weiterentwicklung der TU im Spannungsfeld von Forschung, Lehre und Innovation ist ein Forschungsumfeld, das qualitativ hochwertige Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung gleichermaßen fördert. Diese Ausgewogenheit, fokussiert in fünf Forschungsschwerpunkten, ist aktuell unser Erfolgsrezept. Die Geschichte der Elektrotechnik reicht ungefähr 130 Jahre zurück. Ursprünglich gemeinsam mit dem Maschinenwesen in einer Fakultät organisiert, führte die rasante Entwicklung auf den Gebieten der Elektrotechnik zu einer wachsenden Differenzierung, die letztlich in die Emanzipation des Fachgebiets mündete. Heute haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Fakultät, nicht zuletzt durch ihre zunehmende Vernetzung mit der Physik, dem Maschinenbau und der Informatik, Spitzenleistungen in der Grundlagen- und der angewandten Forschung vorzuweisen. Sabine Seidler Wien, im September 2015

The TU Wien, founded on 6 November 1815 as the k.k. polytechnisches Institut (Imperial Royal Polytechnic Institute), is celebrating its 200th anniversary. The roots of the institution are the military and commercial-technical vocational schools that have existed across Europe since the beginning of the 18th century. These schools were founded to address the growing need in public administration, the military, and economics for skilled workers with an educational background in technology and the natural sciences. Today, the TU Wien is a modern research university. More than 4,500 employees work, research, and teach at Austria’s largest institution for research and education in the natural sciences and engineering. A prerequisite for the continued success of the TU Wien’s further development in the fields of research, teaching, and innovation is a research environment that equally encourages high-quality fundamental and application-oriented research. This balance, focused in five main research areas, is our current recipe for success. The history of electrical engineering at the TU Wien reaches back about 130 years. Originally grouped into a faculty together with mechanical engineering, rapid developments in the field of electrical engineering led to a growing differentiation between the fields, ultimately cresting in the emancipation of the electrical engineering specialisation. Today, the scientists of the faculty can be proud of their top-notch achievements in basic and applied research, supported in no small measure by an increased collaboration with the fields of physics, mechanical engineering, and computer science. Sabine Seidler Vienna, September 2015

Vorwort der Rektorin | 7

VORWORT DES DEKANS FOREWORD FROM THE DEAN Sehr geehrte Leserin, sehr geehrter Leser!

Dear Readers!

Ein Jubiläum ist nicht nur ein Anlass zu feiern, sondern auch, Bilanz über die bisherige Tätigkeit zu ziehen und einen intensiven Blick auf die Zukunft zu werfen. Ich freue mich sehr, Ihnen mit diesem Band einen ebenso kompakten wie umfassenden Überblick über die vielfältigen, faszinierenden und im wahrsten Sinne zukunftsweisenden Aktivitäten unserer Fakultät zu präsentieren.

An anniversary is not only a reason to celebrate, but also an opportunity to take stock of previous achievements and to cast a discerning eye towards the future. It is with great pleasure that I present an equally compact and comprehensive overview of the manifold, fascinating, and forward-looking activities of our faculty in this volume.

Wien, im September 2015 Karl Unterrainer, Dekan

Vienna, September 2015 Karl Unterrainer, Dean

Vorwort des Dekans  | 9

GESCHICHTE HISTORY Elektrotechnik und Informationstechnik sind heute führende Querschnittsdisziplinen und bewirkten in den letzten Jahrzehnten atemberaubende technische und gesellschaftliche Veränderungen. Die Entwicklung vom einstigen ingenieurwissenschaftlichen Teilgebiet bis zum heutigen Stand ist eine eindrucksvolle Erfolgsgeschichte. Dies ist die Chronik maßgeblicher Partizipation der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik daran. Electrical Engineering and Information Technology are today leading cross-field disciplines that have initiated breath-taking technical and societal changes within the last few decades. The development from the former subsection of the engineering sciences to the present-day situation is an impressive story of success. This is a survey of our faculty’s participation in the remarkable development in this field of science and technology.

Walter Ehrlich-Schupita

HISTORISCHER ABRISS: ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK HISTORICAL SUMMARY: ELECTRICAL ENGINEERING AND INFORMATION TECHNOLOGY Vor 1965: Elektrotechnik als Disziplin im Maschinenbau

Before 1965: Electrical Engineering as a Discipline of Mechanical Engineering

Zu Beginn des „elektrotechnischen Zeitalters“ im Maschinenbau standen ab etwa 1880 die Energie- und die Antriebstechnik im Zentrum des technischen, gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Interesses. Der rasante Anstieg des Bedarfs für elektrische Energie, die steigenden Kapazitäten für ihre Erzeugung und der notwendige Ausbau der Verteilnetze für die schnell wachsende Zahl der Energieverbraucher in Industrie, Verkehr und Haushalten erforderten seitens der Technischen Hochschule eine schnelle Anpassung der Forschungs- und Lehrkapazitäten in dem jungen und vielversprechenden Technologiebereich. Nach vergleichsweise langer Planungszeit seit den 1890er Jahren wurde nach Baubeginn im Jänner 1902 bereits im Oktober 1903 das Elektrotechnische Institutsgebäude in der Gußhausstraße 25 zur Benützung freigegeben (heute das „Alte EI“) und der Lehr- und Forschungsbetrieb unverzüglich aufgenommen, die Inneneinrichtung war teilweise noch nicht einmal fertiggestellt! 1910 wurde im Rahmen der Fachschule für Maschinenbau eine Unterabteilung für Elektrotechnik mit eigenem Studienplan eingerichtet. 1928/29 konnte für das Forschungsgebiet der Fernmeldetechnik, das sich in den vorangegangenen Jahrzehnten ausgehend von der Telegraphie entwickelt hatte, das Gebäude des Schwachstrominstituts als Zubau des EI errichtet werden: Die schnelle Entwicklung des Fernmeldewesens führte zur raschen Errichtung eines großflächigen Fernmelde-

Around 1880, at the beginning of the “age of electricity”, energy and drive technology were the focus of technical, social, and scientific interest. The steep rise in the demand for electrical energy, increasing capacity for its creation, and the required construction of distribution networks for the fast-growing number of energy consumers in industry, traffic, and households required a quick adjustment of research and teaching capacities on the part of the Technische Hochschule in this young and promising technology field. After a comparatively long planning period starting in the 1890s, the Electrical Engineering Institute building on Gußhausstraße 25 was opened as early as in October 1903 after construction began in January 1902 (known today as “Old EI”). Teaching and research activities began immediately, although the interior was still partly unfinished! In 1910, a sub-division of Electrical Engineering, with its own curriculum, was established in the School of Mechanical Engineering. In 1928/1929, it was possible to establish the Weak-Current Institute’s building as an annex to the EI for the telecommunications research area, which had developed out of telegraphy in the preceding years. The rapid development of telecommunications led to the speedy establishment of an extensive telecommunications network. Machine tele­ graphy, voice telephony, and radio had spread throughout industry, public and private life, politics, and information technology within a short period of time. 1924

Historischer Abriss: Elektrotechnik und Informationstechnik   | 11

netzes. Maschinentelegraphie, Sprachtelefonie und Radio hatten innerhalb kurzer Zeit in der Industrie, im öffentlichen und privaten Leben sowie in der Politik und im Informationswesen einen hohen Durchdringungsgrad erreicht. 1924 wurde die RAVAG (Radio Verkehrs AG) gegründet und die erste großflächige Rundfunkversorgung Österreichs eingerichtet. Das Radio war das erste Massenmedium auf elektrotechnischer Basis; bis dahin waren tagesaktuelle Ereignisse ausschließlich durch die Printmedien berichtet und verbreitet worden. Es sollte von da an noch etwa vierzig Jahre dauern, bis die Informationsverbreitung ein weiteres Mal durch ein neues elektronisches Massenmedium, nämlich das Fernsehen, revolutioniert wurde. Beide Medien, Rundfunk und Fernsehen, führten zu nachhaltigsten Veränderungen im Umgang der Gesellschaft mit Information, lange bevor in der Öffentlichkeit von der Informationsgesellschaft gesprochen wurde, in die wir schließlich durch die Digitalisierung und die elektronische und photonische Vernetzung der Welt eingetreten sind. Ende der 1940er Jahre dominierten die beiden Bereiche der Energietechnik (damals Starkstromtechnik) und der Nachrichtentechnik (damals Schwachstromtechnik) die Elektrotechnik. Die Erfindung des Transistors 1948 eröffnete in beiden Bereichen völlig neue technologische Möglichkeiten und begründete gleichzeitig die Halbleitertechnologie, die im Laufe der Jahre zu einem der wichtigsten Forschungsgebiete der späteren Fakultät für Elektrotechnik werden sollte. In der ab 1955 gültigen Fakultätsgliederung der TH Wien waren die elektrotechnischen Fächer nach wie vor Teil der Fakultät für Maschinenwesen und Elektrotechnik. 1965 bis 1975: Die Transformation der Hochschulen und der Forschung Die 150-Jahr-Feier der Technischen Hochschule Wien ist gerade glanzvoll über die Bühne gegangen und die Bundesregierung macht der Elektrotechnik ein großzügiges Geschenk: Sie soll einen modernen Erweiterungsbau auf einem bisher als Tennisplatz genutzten, unbebauten

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saw the founding of the RAVAG (Radio Verkehrs AG), and Austria’s first extensive broadcasting coverage was established. The radio was the first electrical-based mass medium, since current events up to that point had been exclusively reported and disseminated through print media. From that point on, it would still take about forty years until information dissemination would be revolutionised once more by a new, electronic mass medium, namely the television. Both media, radio and television, led to the most lasting changes in how society dissemi­ nates information, long before the information society was a public discussion topic, into which we ultimately have entered thanks to the digitalisation and electronic and photonic networking of the world. In the late 1940s, the fields of power engineering (formerly heavy-current engineering) and telecommunications (formerly weak-current engineering) dominated electrical engineering. The invention of the transistor in 1948 opened completely new technological possibilities in both fields and, at the same time, founded semiconductor technology, which would become one of the most important research areas in the future Faculty of Electrical Engineering over the course of the years. In the TH Wien faculty structure that took effect as of 1955, the electrical disciplines continued to be part of the Faculty of Mechanical and Electrical Engineering. 1965 to 1975: The Transformation of the Universities and of Research The 150-year celebration of the TH in Vienna took place in a glamorous fashion, and the Federal Government gave a generous present to the department of electrical engineering: a modern building extension on an undeveloped site, used as a tennis court at the time, in the immediate vicinity of the old EI. The old Electrical Institute building was bursting at the seams, since research and teaching demand in both branches of study, power engineering and telecommunications, was expanded with the fields of industrial electronics, semiconductor technologies, and

Grundstück in unmittelbarer Nachbarschaft des Alten EI erhalten. Das alte Elektrotechnische Institutsgebäude platzt aus allen Nähten, denn der Forschungs- und Lehrbedarf in den beiden Gebieten und Studienzweigen der Disziplin, der Starkstromtechnik und der Nachrichtentechnik, wird nun, Mitte der 1960er Jahre, um die Bereiche der industriellen Elektronik, der Halbleitertechnologien sowie der aufkommenden Computertechnik erweitert. Einschlägig elektrotechnisch ausgerichtet waren an der Fakultät für Maschinenwesen und Elektrotechnik die Institute für •• Allgemeine Elektrotechnik •• Grundlagen und Theorie der Elektrotechnik •• Industrielle Elektronik •• Elektrische Maschinen •• Elektrische Anlagen •• Elektrotechnische Messkunde und HochspannungsPrüfwesen •• Hochfrequenztechnik •• Niederfrequenztechnik Das Institut für Feinwerktechnik vermittelt konstruktive und technologische Grundlagen in beiden Lehrbereichen der Fakultät. Oft sind die bestehenden Institute „Ein-Professoren-Institute“, viele davon hauptsächlich den Lehraufgaben gewidmet, was sich auch in der vergleichsweise geringen Anzahl an Assistenzstellen widerspiegelt. Die meisten der wenigen wissenschaftlichen Mitarbeiter sind aus Bundesmitteln angestellt, und die Forschungsfinanzierung ist weitestgehend Privatsache der Ordinariate. Obwohl sich die Studierendenzahlen gut entwickeln, kann die TH Wien die steigende Nachfrage der Industrie nach hochqualifizierten ET(Elektrotechnik)-Absolventen kaum erfüllen. Zeittafel 1948: erster Transistor 1957: erster Thyristor (leistungselektronisches Halbleiterbauelement)

the upcoming field of computer technology in the mid1960s. The following institutes of the Faculty of Mechanical and Electrical Engineering were pertinently oriented towards electrical engineering: •• General Electrical Engineering •• Fundamentals and Theory of Electrical Engineering •• Industrial Electronics •• Electrical Machines •• Electrical Systems •• Electrical Metrology and High-Voltage Testing •• High-Frequency Technology •• Low-Frequency Technology The Institute for Precision Engineering teaches constructive and technological fundamentals in both of the faculty’s education fields. Existing institutes were often “one-professor institutes”, many of which were primarily dedicated to teaching duties, well reflected in the comparatively low number of assistant positions. Most of the very few scientific staff members were paid by federal funds, and research funding was mostly the personal affair of the Chairs. Although there is a healthy growth in the number of students, the TH in Vienna was barely able to meet the industry’s increasing demand for highly qualified Electrical Engineering graduates. Chronology 1948: First transistor 1957: First thyristor (power-electronic semiconductor device) 1958: First integrated electronic circuit (IC) 1958: First fully-transistorised computer worldwide, the Mailüfterl, constructed by the then-assistant and later Professor Heinz Zemanek with a small work group at the later Institute for Low-Frequency Technology 1960: Black and white television becomes a mass medium 1960: First LASER (ruby laser)

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1958: erste integrierte elektronische Schaltung (IC) 1958: weltweit erster, voll transistorisierter Computer, „Mailüfterl“, konstruiert vom damaligen Assistenten und späteren Professor Heinz Zemanek mit einer kleinen Arbeitsgruppe am nachmaligen Institut für Niederfrequenztechnik. 1960: Schwarz-Weiß-Fernsehen wird zum Massen­ medium 1960: erster LASER (Rubinlaser) 1962: erste Leuchtdiode (Light Emitting Diode) 1963: Stereofonie im UKW-Rundfunk 1964–1965: Dekan Herbert König 1965: 150-Jahr-Jubiläum der Technischen Hochschule in Wien 1965, 28. Juni: erstes Telefongespräch Österreich – USA über den Satelliten „Early Bird“ 1966: Bundesregierung Klaus II 1966–1967: Dekan Hans Bertele 1968: Konstituierende Versammlung des Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) auf Basis des Forschungsförderungsgesetzes 1967 1968–1969: Dekan Günther Kraus 1969, 1. Jänner: Neujahrskonzert der Wiener Philharmoniker als Farbfernseh-Übertragung, Mondlandung, Mikroprozessor 1970: Bundesregierung Kreisky 1971: Fertigstellung der vollautomatisierten Telefonvermittlung im Ortsnetz Wien 1970–1971: Dekan Fritz Paschke 1972–1975: Rektor Fritz Paschke 1972–1974: Dekan Hellmut Hofmann 1973: Energiekrise, erste speicherprogrammierbare Steuerung in der Industrieautomation in Europa 1975: Universitätsorganisationsgesetz 1975 (UOG 75) Die Bedeutung der Forschung und Lehre auf dem Gebiet der Festkörperelektronik und der theoretischen Grundlagen der Halbleiterphysik führt zur Gründung eines Instituts für Physikalische Elektronik; nun befassen sich neun Institute der gemeinsamen MW&ET-Fakultät mit Elektrotechnik.

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1962: First light-emitting diode (LED) 1963: Stereophony in VHF broadcasting 1964–1965: Dean Herbert König 1965: 150-year celebration of the TH in Vienna 28 June 1965: First Austria – USA telephone conversation via the “Early Bird” satellite 1966: Austrian government led for the second period by Federal Chancellor Josef Klaus 1966–1967: Dean Hans Bertele 1968: Constituent Assembly of the Austrian Science Fund (FWF) based on the 1967 Research Promotion Act 1968–1969: Dean Günther Kraus 1 January 1969: Colour television transmission of the Vienna Philharmonic Orchestra’s New Year’s Concert, Moon landing, microprocessor 1970: Austrian government led by Federal Chancellor Kreisky 1971: Automatic telephone exchange completed for the Vienna local network 1970–1971: Dean Fritz Paschke 1972–1975: Rector Fritz Paschke 1972–1974: Dean Hellmut Hofmann 1973: Energy crisis, first programmable logic controller in industrial automation in Europe 1975: 1975 University Organisation Act (UOG ‘75) The importance of research and teaching in the field of solid-state electronics and the theoretical fundamentals of semiconductor physics led to the foundation of the Institute of Physical Electronics, resulting in a total of nine institutes of the joint MW&EE (Mechanical Engineering and Electrical Engineering) faculty to address electrical engineering. In 1967, Industrial Electronics was established as a third branch of EE studies. Starting in the 1970s, semiconductor power electronics became a significant research topic that was to continue well into the foreseeable future. Neither the connection of numerous decentralised electric energy providers – existing at present and presumably continuing to become the rule in the future – with today’s energy

1967 wird „Industrielle Elektronik“ als dritter ET-Studienzweig eingerichtet. Beginnend mit den 1970er Jahren wird die Halbleiter-­ Leistungselektronik ein bedeutendes Forschungsthema, und sie wird es bis weit in die absehbare Zukunft bleiben. Die Anbindung vieler dezentraler elektrischer Energieerzeuger an Energietransportnetze, wie sie heute bereits existiert und in Zukunft die Regel sein wird, sowie die programmierbare Ansteuerung von elektrischen Antrieben sind ohne Halbleiter-Umrichtertechnik nicht möglich. Infolge des 1968 beginnenden europaweiten gesellschaftlichen Umbruchs und mit der 1970 einsetzenden tiefgreifenden Veränderung der politischen Konstellationen in Österreich kommt es zu einem radikalen und nachhaltigen Umbruch in der österreichischen Hochschullandschaft. Es gibt ein neues politisches Bewusstsein für Bildung und Forschung: Das Verständnis, die Interpretation und die praktische Umsetzung der, den Hochschulen zugeordneten Aufgaben ändern sich im kommenden Jahrzehnt tiefgreifend und nachhaltig. 1970 wird gemeinsam mit der Universität Wien das erste Informatikstudium an der TH in Wien eingerichtet, das zunächst von neu berufenen Professoren aus Elek­ tro­technik und Maschinenwesen betreut wird. Bereits seit 1968 systemisiert, aber als Lehrkanzel noch unbesetzt, wird 1973 an der Elektrotechnik das Institut für Datenverarbeitung eingerichtet. Der wachsenden Rolle der Informatik in den folgenden Jahrzehnten in der Technisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät, ab 2000 in der Fakultät für Technische Naturwissenschaften und Informatik, wird schließlich 2004 mit der Gründung einer eigenständigen Fakultät für Informatik Rechnung getragen. 1973 wird das neue Elektrotechnische Institutsgebäude („Neues EI“, Architekt: E. Boltenstern) in der Gußhausstraße 27–29 eröffnet und der Studien- und Forschungsbetrieb aufgenommen. Die 1974 erfolgte Gründung des ersten Halbleitertechnologielabors an der Fakultät mit Mitteln der Österreichischen Nationalbank und weiterer Förderung aus zwei FWF-Forschungsschwerpunkten erlaubt die experimentelle Arbeit in den neuen Forschungsbereichen der

transport networks, nor the programmable controlling of electric drives are possible without semiconductor converter technology. As a result of the Europe-wide social upheaval that began in 1968, and the profound transformations of the Austrian political scene in 1970, radical and lasting changes came about in the Austrian higher education landscape. There was a new political awareness for education and research: The understanding, interpretation, and practical implementation of the tasks assigned to Hochschulen and universities will go on to change in a profound and lasting manner in the decade to follow. In 1970, together with the University of Vienna, the first course of study in Informatics was established at the TH in Vienna, which was initially supervised by newly appointed professors of Electrical Engineering and Mechanical Engineering. Already systemised as early as 1968, the Institute for Data Processing was established as part of the Faculty of Electrical Engineering in 1973, although the Chair remained vacant. In subsequent years, the role of informatics in the Faculty of Natural Sciences and Engineering, known as the Faculty of Natural Sciences and Informatics as of 2000, grew impressively, and was finally taken into account in 2004 with the founding of an autonomous Faculty of Informatics. In 1973, the new Electrotechnical Institute building (“New EI”), Gußhausstraße 27-29 (Architect E. Boltenstern), was opened, and study and research activities immediately began. The 1974 foundation of the first semiconductor technology laboratory in the faculty, financed by funds from the Austrian National Bank and additionally from two FWF core research areas allowed for experimental work in the new research fields of semiconductor physics, components, and solid-state electronics. This laboratory is the predecessor to the Microstructure Centre founded in 1994, and work on the development of semiconductor components was started there. By the latter half of the 1970s, sensor technology was already becoming increasingly important. Using only comparatively modest

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Halbleiterphysik, der Bauelemente und der Festkörper­ elektronik. Das Labor ist der Vorläufer des 1994 gegründeten Mikrostrukturzentrums und beginnt seine Tätigkeit mit der Entwicklung von Halbleiterbauelementen. Bereits in den späten 1970er Jahren gewinnt die Sensorik wachsende Bedeutung. Mit vergleichsweise bescheidenen finanziellen Mitteln werden in diesem Bereich international signifikante Erfolge erzielt. Regelungs- und Automatisierungstechnik haben sich vom selbsttätigen Ablauf einfacher technischer Prozesse in der industriellen Produktion, von der Ablaufsteuerung von Einzelschritten der Prozessautomation und von der Regelung elektrischer Antriebe zunehmend zum Einsatz in komplexeren Systemen hin entwickelt. Das Gebiet der Anwendungen und Forschungen dieser Disziplin erweitert sich ständig. Digitale Regelungen, speicherprogrammierbare Steuerungen, Prozessmodellierung und die Entwicklung von Entwurfsverfahren für automatische Regelungen, Sensorik und Aktorik sowie hochdynamische Antriebsregelungen sind die Herausforderungen dieses sich schnell entwickelnden Zweigs der Elektrotechnik. Das Universitätsgesetz 1975 (UOG 75) regelt die Neuorganisation der österreichischen Hochschulen, aus der Technischen Hochschule wird die Technische Universität. In den nun entscheidungsbefugten Kollegialorganen ist eine paritätische Vertretung der Professorenschaft, des akademischen Mittelbaus und der Studierenden eingerichtet und somit unter dem Schlagwort „Demokratisierung aller Lebensbereiche“ der Einzug der Hochschuldemokratie als politischer Auftrag verordnet und verankert. 1975 bis 1985: Ab nun als eigenständige Fakultät Mitte der 1970er Jahre hatte die Elektrotechnik in Bezug auf ihre Forschung und Lehre so große Bedeutung erlangt, dass abgesehen von den Erfordernissen des UOG 75 bezüglich einer neuen Organisationsstruktur der Zeitpunkt für die Begründung einer eigenständigen Fakultät gekommen war. Ende 1975 wurde der Prozess der Herauslösung aller dem Fachgebiet Elektrotechnik zuordenbaren Ressourcen

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funds, internationally significant findings were attained in the field. Control and automation technology had increasingly evolved from the automatic flow of simple technical processes in industrial production, from the process control of individual process automation steps and from controlling electrical drives to their application in more complex systems. Applications and research fields in this discipline are constantly expanding. Digital controls, programmable logic controllers, process modelling, and the development of design methods for automatic controls, sensors, and actuators, along with highly dynamic drive controls, were the challenges of this rapidly developing branch of electrical engineering. The 1975 University Organisation Act (UOG ‘75) governed the reorganisation of Austrian colleges and universities: the TH became the TU. Equal representation for the professorship, mid-level academic faculty, and students was established in the collegial bodies, which now have decision-making authority, thereby decreeing and anchoring the inclusion of collegial democracy as a political task under the slogan of “democratising all spheres of life”. 1975 to 1985: Now an Autonomous Faculty In the mid-1970s, researching and teaching in electrical engineering had become so important that it was clear the time had arrived for an autonomous faculty, apart from the 1975 University Organisation Act (UOG ‘75) requirements regarding a new organisational structure. At the end of 1975, the process of separating all resources assigned to the Electrical Engineering field, including the Institute for Precision Engineering, and the organisational establishment of a new research and teaching unit from the current Faculty of Mechanical and Electrical Engineering was complete; the Faculty of Electrical Engineering began work on 1 January 1976. In the years that followed, new professorships and thus new institutions were continually established and,

einschließlich des Instituts für Feinwerktechnik sowie der Aufbau der Organisation einer neuen Forschungs- und Lehreinheit aus der bisherigen Fakultät für Maschinenwesen und Elektrotechnik abgeschlossen, am 1. Jänner 1976 beginnt die Fakultät für Elektrotechnik ihre Arbeit. In den folgenden Jahren werden laufend neue Professuren und damit gleichzeitig neue Institute eingerichtet, sodass die junge Fakultät 1977 bereits 15 Institute umfasst. Die neuen Institute für Werkstoffe der Elektrotechnik, Informationssysteme, Energiewirtschaft, Elektrische Regelungs-, Steuer- und Antriebstechnik erweitern das Forschungs- und Lehrportfolio. Ende der 1970er Jahre schließen sich die drei Institute für Allgemeine Elektrotechnik, Industrielle Elektronik und Physikalische Elektronik zum ersten Großinstitut der Fakultät, dem Institut für Allgemeine Elektrotechnik und Elektronik, zusammen. In dieser als Pionierzeit in Erinnerung bleibenden Aufbruchsphase findet der Anschluss an die internationale Forschungswelt statt. Ein allgemeiner Aufbruch in die Internationalisierung der österreichischen Forschung ermöglicht viele Auslandsaufenthalte. Während einige Fakultätsmitglieder im Ausland dauerhaft bedeutende Positionen an Universitäten oder in der Industrie belegen, kommen andere nach einiger Zeit mit neuen Impulsen und Kontakten an die Fakultät zurück. Wesentlichen Anteil an dieser Entwicklung hat die Tätigkeit der beiden ab 1968 agierenden Forschungsförderungsfonds FWF und FFF. Der Fakultät gelingt es, sich mit vielen Forschungsgruppen an den ersten FWF-Schwerpunktprogrammen, wie z.  B. am „Plasmaschwerpunkt“, zu beteiligen. Zeittafel 1974–1982 Fritz Paschke FWF-Vizepräsident 1976–1979: Gründungsdekan Alexander Weinmann 1979–1983: Dekan Herbert Stimmer 1976: Start des Videoaufzeichnungssystems VHS in Europa 1977: erster Apple-II-PC 1978: Audio-CD, Volksabstimmung gegen AKW Zwentendorf

by 1977, the young faculty already comprised 15 institutes. The new Institutes of Electrical Engineering Materials, Information Systems, Energy Economics, Electrical Control, and Drive Engineering had expanded the research and teaching portfolio. In the late 1970s, the three Institutes of General Electrical Engineering, Industrial Electronics, and Physical Electronics merged into the faculty’s first large institute, the Institute of General Electrical Engineering and Electronics. During this decisive phase, which is remembered as a pioneering era, the Austrian scientific community joined the international research world. A general move towards internationalising Austrian research allowed for many stays abroad. While a few faculty members permanently occupied important positions abroad at universities or in the industry, some returned to the faculty after a stay providing them with new inspiration and contacts. A significant part of this development was attributed to both the Austrian Science Fund (FWF) and the Industrial Research Fund (FFF), both of which have been operating since 1968. The faculty managed to participate in the very first FWF core focus programmes, such as the “plasma focus”, with many research groups. Chronology 1974–1982 Fritz Paschke Vice President of the FWF 1976–1979: Founding Dean Alexander Weinmann 1979–1983: Dean Herbert Stimmer 1976: Debut of the VHS video recording system in Europe 1977: First Apple II PC 1978: Audio CDs, referendum against the Zwentendorf nuclear power plant 1979: Walkman 1980: IBM PC, first cash point in Austria, fault-current circuit breaker (FI switch) becomes mandatory in private Austrian households August 1981: first IBM personal computer 1982: First fully electronic control unit for automotive diesel engines

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1979: Walkman 1980: IBM-PC, erster Bargeldausgabe-Automat in Österreich, Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) in österreichischen Privathaushalten verpflichtend 1981, August: erster IBM-Personal-Computer 1982: erster vollelektronischer Regler für KFZ-Dieselmotoren 1983–1987: Dekan Hans Kleinrath 1983, 5. Dezember: erste Versuche zum österreichischen Digitalen Telefonsystem (OES) 1984: Studienplanreform: Informationstechnik-Pflicht in allen Studienzweigen 1985: Nobelpreis für Physik Klaus von Klitzing für Entdeckung des ganzzahlig quantisierten Hall-Effekts, erster europäischer PKW mit serienmäßigem ABS (Antiblockiersystem) Innerhalb von zehn Jahren werden elf Extraordinariate eingerichtet und damit elf zusätzliche Forschungsgebiete an der Fakultät eröffnet. Der Anteil der Assistenzstellen, die als „refundierte Vertragsassistenzen“ aus FWF-Mitteln und aus den mittlerweile prosperierenden Industriekooperationen finanziert sind, steigt auf über 50 %. 1977 erfolgt die Umbenennung des Studienzweigs Starkstromtechnik in „Elektrische Energietechnik“, 1978 die Änderung der Industriellen Elektronik in „Industrielle Elektronik und Automatisierungstechnik“. Nach einer Studienplanreform 1984 wird die informationstechnische Ausbildung in den ersten Studienabschnitt gelegt und somit für alle drei Studienzweige verpflichtend. 1984 wird das Institut für Flexible Automation gegründet. 1985 bis 1995: Auf dem Weg in die Informationsgesellschaft Weitere Forschungsfelder werden eröffnet: Parallel zur optischen Nachrichtentechnik und zur Optoelektronik entwickeln sich ausgehend von Forschungsthemen der nichtlinearen Optik, der Lasertechnik und der Spektroskopie ab den 1980er-Jahren die Photonik, die

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1983–1987: Dean Hans Kleinrath 5 December 1983: First tests conducted on the Austrian Digital Telephone System (OES) 1984: Curriculum reform: IT is made mandatory for all branches of study. 1985: Nobel Prize for Physics awarded to Klaus von Klitzing for discovering the integer quantum Hall effect, first European passenger vehicle with factory-installed ABS (anti-lock brake system) Within ten years, eleven positions for Associate Professors were created, thereby opening eleven additional research areas at the faculty. The percentage of assistant positions financed through Austrian Science Fund (FWF) money and the currently prosperous industrial corporations as “paid contractual assistants” exceeded 50%. In 1977, the High-Current Engineering study programme was renamed Power Engineering, and in 1978, Industrial Electronics was changed to Industrial Electronics and Control Engineering. After a curriculum reform in 1984, IT education was embedded in the first study phase, thereby becoming mandatory for all three branches of study. The Institute of Flexible Automation was founded in 1984. 1985 to 1995: Heading Towards an Information Society Additional fields of research were opened. These included photonics, the development of new, coherent sources of light, ultra-short pulse lasers, and later the quantum cascade laser fields of research, which would ultimately be represented in the core research areas of the following decades, and were developed in the 1980s parallel to optical communication technology and optoelectronics, based on the research topics of non-linear optics, laser technology, and spectroscopy. Mobile communications had developed quickly, and crucial questions about network planning, propagation

Entwicklung neuartiger, kohärenter Lichtquellen, die Ultrakurzzeitlaser und später die Quantenkaskadenlaser – Forschungsgebiete, die schließlich in den Forschungsschwerpunkten der folgenden Jahrzehnte vertreten sein werden. Die Mobilkommunikation entwickelt sich rasant und die wesentlichen Fragen von Netzplanung, Ausbreitungsmodellen, Normung und Signalverarbeitung werden im Rahmen von Forschungskooperationen mit Unternehmen und in EU-Projekten bearbeitet. Eine schnelle technologische Entwicklung und die hohe gesellschaftliche Akzeptanz führen zu einer raschen Veränderung des allgemeinen Kommunikationsverhaltens. Bereits zwei Jahrzehnte später wird aus dem Zusammenwachsen von Telekommunikation und IT das mobile Internet hervorgehen und die Menge der per Funk übertragenen Daten exponentiell ansteigen. 1988 wird das Institut für Datenverarbeitung entsprechend den neuen Aufgaben in Institut für Computertechnik umbenannt. Seine wichtigsten Forschungsgebiete sind spektral formende Codierung, Kryptografie und grafische Datenverarbeitung, später folgen Mikrocomputertechnik und Feldbussysteme. Gegenwärtig erstreckt sich die Forschung bis hin zu Systems on Chip, Architektur und Entwurfsmethoden, Embedded Systems, vernetzten Sensorsystemen und Smart Grids. Das 1988 neu eingerichtete Institut für Mikroelektronik widmet sich der Simulation von Halbleiterbauelementen und der Simulation von Halbleiterherstellungsprozessen, um optimale Produktionsbedingungen zu schaffen. Neue Erkenntnisse in der Modellbildung der Topologie von Halbleiterstrukturen und die gestiegenen Rechnerkapazitäten erlauben „Technology Computer Aided Design“ und finden hohe Akzeptanz bei den weltweit führenden Herstellern höchstintegrierter Computerchips. Bis heute gibt es zahlreiche Kooperationsprojekte.

models, standardisation, and signal processing were addressed by research collaborations with companies and in EU projects. Extreme speed of technological development and high social acceptance led to rapid changes in general communication behaviour. As early as two decades later, mobile internet would emerge when telecommunications and IT coalesced, and the quantity of radio-transmitted data would exponentially increase. In 1988, the Institute of Data Processing was renamed the Institute of Computer Technology in reflection of its new tasks. Its most important research areas were spectral shaping coding, cryptography, and graphic data processing, later followed by microcomputer technology and field bus systems. At the time, research extended all the way to systems on a chip, architecture and development methods, embedded systems, sensor networks, and smart grids. The Institute for Microelectronics, established in 1988, dedicated itself to simulating semiconductor devices and semiconductor manufacturing processes in order to attain optimum production conditions. New findings in creating models of the topology of semiconductor structures and increased computing capacities had made technology computer-aided design possible and were highly accepted by the world’s leading manufacturers of highly integrated computer chips. There are numerous collaboration projects to this day.

Zeittafel 1980er Jahre: Digitalisierung des öffentlichen Telefonnetzes 1986: VHS als Videoaufzeichnungssystem hat sich auf dem Markt durchgesetzt

1989: The Wende takes place in communist countries, fall of the Berlin Wall and the Iron Curtain 1989: Cordless telephones 1990: Start of the analogue D-mobile network in Austria

Chronology 1980s: Public telephone network is digitalised 1986: VHS video recording system is a market success. 1987: Catalytic converter with oxygen sensors to minimise automotive engine emissions becomes mandatory 1987–1991: Dean Rupert Patzelt

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1987: Katalysator mit Lambdasonden-Regelung zur Ab­ gasminimierung von KFZ-Motoren wird ver­ pflichtend 1987–1991: Dekan Rupert Patzelt 1989: Wende in den kommunistischen Ländern, Mauerfall und Fall des Eisernen Vorhangs 1989: Schnurlostelefon 1990: Start des analogen D-Mobilfunknetzes in ­Österreich 1991: Versuchsnetz für GSM 900 (2. Mobilfunk­genera­tion) in Wien 1992: erste blaue Leuchtdiode (LED) 1991–1998: Dekan Alexander Weinmann 1991, 6. August: Geburtsstunde des allgemein zugänglichen Internets (World Wide Web) durch Eröffnung eines Hypertext-Dienstes 1992: Studienplan 1992 mit 4 Studienzweigen, neu: Computertechnik 1993: erster grafikfähiger Web-Browser 1993: das Parlament beschließt das Universitätsorganisationsgesetz 1993 (UOG 93) Eine grundlegende Studienreform bringt mit dem Studienplan 1992 ein gänzlich neu überarbeitetes Studienangebot mit nach wie vor zweistufigem Diplomstudium, nunmehr mit den Studienzweigen „Energietechnik“, „Industrielle Elektronik und Regelungstechnik“, „Nachrichtentechnik“ und „Computertechnik“ als neuem Studienzweig. Der Bereich der Informationstechnik ist damit gleichwertig mit der Elektrotechnik im Studienplan vertreten. Die Fakultät hat sich mit ihren Forschungsgebieten und der in hochkarätigen Fachzeitschriften und auf Konferenzen international publizierten Forschungsleistung in den letzten beiden Jahrzehnten hervorragend etabliert und stellt sich 1993 als erste Fakultät der TU Wien freiwillig einer Evaluation ihrer Lehr- und Forschungsleistungen durch eine international besetzte Peer Group. Das für die Fakultät hervorragende Ergebnis dieser Evaluation bestätigt eindrucksvoll den eingeschlagenen Weg in der Forschungsentwicklung.

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1991: Test network for GSM 900 (2nd mobile network generation) in Vienna 1992: First blue light-emitting diode (LED) 1991–1998: Dean Alexander Weinmann 6 August 1991: The internet (World Wide Web) is born through the opening of a hypertext service 1992: 1992 curriculum with four branches of study. New: Computer Technology 1993: First graphics-enabled web browser 1993: The Austrian Parliament passes the 1993 University Organisation Act (UOG ’93) The 1992 curriculum brought about a complete, newly reworked course schedule that continued to offer a two-stage degree programme, but added the following new branches of study: Power Engineering, Industrial Electronics and Control Engineering, Communications Engineering, and Computer Technology. Therefore, the IT field enjoyed equal representation in the curriculum with Electrical Engineering. Over the last two decades, the faculty had saliently established itself, with its research fields and findings being published in top trade journals and at international conferences and, in 1993, it became the first TU Wien faculty to voluntarily subject itself to an evaluation of its teaching and research performance by an international peer group. The excellent results for the faculty impressively confirmed its path towards research development. The Microstructure Center, MSZ (as of 2004 ZMNS – Center for Micro and Nanostructures) was founded on Floragasse in 1994 under the leadership of the Institute of Solid State Electronics and with participation by the Institute for Precision Engineering. Since then, it has been possible to fill top international research positions, knowingly limited to niche semiconductor materials, and to teach the complete manufacturing process of integrated circuits, from design to production, under one roof.

Unter der Federführung des Instituts für Festkörper­ elektronik und Mitwirkung des Instituts für Feinwerktechnik wird 1994 das Mikrostrukturzentrum, MSZ (seit 2004 ZMNS – Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen) in der Floragasse gegründet. Seither ist es möglich, unter bewusster Beschränkung auf Nischen-Halbleitermaterialien internationale Spitzenpositionen in der Forschung zu besetzen und in der Lehre den vollständigen Entstehungsprozess integrierter Schaltungen vom Design bis zur Produktion unter einem Dach zu vermitteln. 1995 bis 2005: Drei Universitätsgesetze, drei Studienpläne 1995 wird Österreich Mitglied der Europäischen Union, sehr bald lukriert die Fakultät große Forschungsmittel aus dem EU-Budget. Bis heute stellen die EU-Mittel einen wesentlichen Anteil der durch die Fakultät eingeworbenen Drittmittel dar. Im Jahr 1996 wird das Institut für Kommunikations­ netze gegründet (später Institut für Breitbandkommunikation). Es widmet sich in seinen Forschungsthemen der Netzsicherheit, der Kommunikationssoftware, der Multimediakommunikation und den Breitbandnetzen. 1998 wird das nach dem bedeutenden Pionier der modernen industriellen Automation und Absolventen der Wiener Elektrotechnik Odo Struger benannte Automatisierungslabor eröffnet. In Anerkennung der Industrieorientierung der Fakultät wird damit erstmals eine Forschungseinrichtung an der TU Wien vollständig von der Industrie finanziert. Am 1. Jänner 1999 „kippt“ die Organisationsstruktur der TU Wien gemäß Universitätsorganisationsgesetz 1993 (UOG 93). Dieses bringt insofern eine Trennung von „Legislative“ und „Exekutive“, als nun die Kollegialorgane Fakultätskollegium und Studienkommission Richtlinien für die neuen, monokratisch agierenden, operativen Organe Dekan und Studiendekan erstellen und diese Organe auch wählen. Die operative Verantwortung geht auf die jeweilige Person in der entsprechenden Funktion über.

1995 to 2005: Three University Acts, Three Curricula Austria became a member of the European Union in 1995, and the faculty soon obtained a large amount of research funds from the EU budget. Even today, EU funds constitute a significant percentage of third-party funding obtained by the faculty. In 1996, the Institute of Communication Networks was founded (later the Institute of Broadband Communication). It dedicated itself to network security, communication software, multimedia communications, and broadband networks in its research topics. 1998 saw the opening of the Automation Laboratory, named after Odo Struger, a significant pioneer of modern, industrial automation and graduate of Electrical Engineering in Vienna. In recognition of the faculty’s industrial focus, a research unit at the TU Wien received 100% industry financing for the first time. On 1 January 1999, the TU Wien’s organisational structure “shifted” pursuant to the 1993 University Organisation Act (UOG ‘93). This brought about a separation of the “legislative” and “executive”, since now the Collegial Bodies Faculty Council and Curricular Committee created guidelines for the new monocratically operated positions of Dean and Dean of Studies, and elected them as well. Operative responsibility was passed on to the respective person in the corresponding function. Co-determination remained for all groups of faculty, but a large majority of faculty members were sceptical about the new structure, since the tendency to actually annul further university co-determination that emerges at a later point in time can already be seen. The Faculty Council employed authorised work groups to create guidelines for the Dean e.g., to create transparent, intra-faculty calculation keys for the distribution of funds and personnel), to develop junior staff, and for public relations and development concepts. In 1999, core research areas for the faculty were defined for the first time as well, establishing the three clus-

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Zwar bleibt die Mitbestimmung für alle Personengruppen erhalten, dennoch steht eine große Mehrheit der Fakultätsmitglieder den neuen Strukturen skeptisch gegenüber, weil darin bereits die Tendenz zu einer später auch tatsächlich erfolgenden weiteren Rücknahme der universitären Mitbestimmung zu erkennen ist. Das Fakultätskollegium setzt bevollmächtigte Arbeitsgruppen zur Erstellung von Richtlinien für den Dekan (z.  B. zur Erarbeitung von fakultätsinternen transparenten Berechnungsschlüsseln für Mittel- und Personalverteilung), für die Nachwuchsentwicklung, für Öffentlichkeitsarbeit und Entwicklungskonzepte ein. 1999 werden auch erstmals Forschungsschwerpunkte der Fakultät definiert, in deren Rahmen sich die drei Cluster Automatisierungs- und Computertechnik, Telekommunikation, Mikroelektronik und Photonik etablieren. Die Cluster sollen thematisch nicht starr abgegrenzt bleiben und das Aufkommen anderer Forschungsschwerpunkte ermöglichen, ein Anspruch, der angesichts der heute bestehenden Schwerpunkte als erfüllt gelten darf. Durch Restrukturierung bzw. durch Institutszusammenlegungen soll die Zahl jener Institute erhöht werden, die mindestens drei Professuren aufweisen. Ein lange überfälliger, freierer Handlungsrahmen in der Forschungskooperation der Institute mit der Indus­ trie wird mit dem UOG 93 wirksam: Die Teilrechtsfähigkeit gestattet ab nun vertragliche Vereinbarungen zwischen Auftraggebern und den Instituten. Dies ist eine spürbare administrative Erleichterung, denn bis dahin war die Forschungskooperation ad personam vertraglich geregelt worden. Das Nützen dieser Chance, eigene Rechtsgeschäfte in der Forschungskooperation abzuschließen, hat wesentlichen Anteil an der äußerst erfolgreichen Entwicklung von Drittmittel-Kooperationen an der Fakultät. Zeittafel 1994: es sind neun Fachhochschulen mit technischen Studiengängen und z. T. elektrotechnischen/informationstechnischen Studieninhalten eröffnet

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ters of automation and computer technology, telecommunications, and microelectronics and photonics. These clusters were intentionally not strictly limited in terms of their topics in order to allow other core research areas to emerge, a goal that can be deemed fulfilled in light of today’s existing work foci. The number of institutes that have at least three professors increased thanks to restructuring and/or institute mergers. The UOG ‘93 brought into effect a more open action framework for research collaboration with the industry that was long overdue. Partial legal capacity now allowed for contractual agreements between clients and institutes. This provided noticeable administrative relief, since until that point research collaborations were contractually stipulated ad personam. The benefit of the opportunity to carry out one’s own legal transactions for research collaborations played a significant role in the extraordinary successfully development of third-party funding collaborations at the faculty. Chronology 1994: Nine colleges of higher education with technical study programmes and partial Electronics/IT curricula are opened. 1995: First digital reflex camera (SLR) 1995: Austria joins the EU 1997: First DVD videos on the market 1998: First MP3 players on the market 1994–2003: FWF President Arnold Schmidt 1995: First passenger cars are factory-equipped with vehicle dynamics regulation (ESP, electronic stability programme) 1998: Nobel Prize for physics awarded to Horst Strömer, Robert Laughlin, and Daniel Tsui for discovering a new quantum fluid in semiconductors (“Fractional Hall Effect” with fractional quantisation) 1998–2005: Dean Siegfried Selberherr 1999: The TU Wien implements the 1993 University Organisation Act (UOG ‘93), ushering in partial legal capacity for research collaborations

1995: erste digitale Spiegelreflexkamera 1995: EU-Beitritt Österreichs 1997: erste DVD-Videos auf dem Markt 1998: erster MP3-Player auf dem Markt 1994–2003: Arnold Schmidt Präsident des FWF 1995: erste serienmäßige PKW-Ausstattung mit einer Fahrzeugdynamikregelung (ESP, elektronisches Stabilitätsprogramm) 1998: Physik-Nobelpreis für Horst Strömer, Robert Laugh­ lin und Daniel Tsui für die Entdeckung einer neuen Quantenflüssigkeit in Halbleitern („Frac­tional Hall Effect“ mit gebrochenzahliger Quantisierung) 1998–2005: Dekan Siegfried Selberherr 1999: Die TU Wien setzt das UOG 93 um, Teilrechts­ fähigkeit für Forschungskooperationen 2000: Namensänderung in „Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik“ 2000: weltweit 200 Medizinroboter in Chirurgie und Strahlentherapie im Einsatz, Physik-Nobelpreis an Schores Alfjorow und Herbert Krömer für das Prinzip dünnster geschichteter Halbleiterstruktu­ ren für schnelle Transistoren und Laserdioden sowie an Jack S. Kilby für die technologischen Grundlagen von Mikrochips 2001: dreistufiges Diplomstudium mit neuem, fünften Studienzweig „Mikroelektronik“ 2002, 1.  September: Start des ersten UMTS-Netzes in Österreich (Mobilfunkstandard der 3. Generation) 2003, Dezember: erste Erwähnung des Begriffs „Web 2.0“ 2003: Bachelor-/Masterstudienplan, ein Bachelor-, fünf Masterstudien 2004: TU Wien vollrechtsfähig, UG 2002 umgesetzt 2004, 4. Februar: Eröffnung von Facebook Seit den frühen 1980er Jahren wird an der Fakultät Mikrotechnik betrieben, die ihre Ursprünge in der Halbleitertechnologie und der Konstruktion mikromechanischer Strukturen auf Siliziumbasis hat. In dem sich nachfolgend entwickelnden Forschungsbereich stehen die Mikrosystemtechnik (MEMS, „Microelectromechanical Systems“),

2000: Name changed to “The Faculty of Electrical Engineering and Information Technology” 2000: 200 medical robots used worldwide in surgery and radiation therapy, Nobel Prize for Physics awarded to Schores Alfjorow and Herbert Krömer for the developing the principle of thinnest-layered semiconductor structures for fast transistors and laser diodes, and to Jack S. Kilby for the technological fundamentals of microchips. 2001: Three-stage degree programme with a new fifth branch of study, “Microelectronics” 1 Sep. 2002: First UMTS network is established in Austria (3rd generation mobile network standard) December 2003: The term “Web 2.0” is mentioned for the first time 2003: Change to bachelor’s/master’s system: one bachelor’s, five master’s programmes 2004: The TU Wien attains full legal capacity; the 2002 University Act (UG 2002) is implemented 4 February 2004: Facebook makes its debut The faculty had been pursuing microtechnology since the early 1980s, which had its origins in semiconductor technology and designing silicon-based micromechanical structures. Microsystems technology (“MEMS” or microelectromechanical systems), microfluidics, and developing industrial sensor systems were the main focus of the research field that subsequently emerged. Ever since the end of the 1990s, which brought about market liberalisation, alternative service providers, sometimes stagnant construction of electrical energy transportation networks, and distributed sources of renewable energy, threatened network stability due to increased load, the integration of alternative and renewable energies, e-mobility, and energy efficiency have become important research topics for energy technology. Research on telecommunications at the Vienna company location was given a strong stimulus in 1999 thanks to the founding of the Kplus Vienna Competence Centre and Research Centre for Telecommunications (FTW).

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die Mikrofluidik und der Entwurf industrieller Sensorsysteme im Fokus. Seit dem Ende der 1990er Jahre, das Marktliberalisierung, alternative Anbieter, z.  T. stagnierenden Ausbau elektrischer Energietransportnetze und verteilte Quellen erneuerbarer Energie gebracht hat, sind die gefährdete Netzstabilität durch die gestiegene Belastung, die Einbindung alternativer und regenerierbarer Energie, e-Mobility und die Energieeffizienz wichtige Forschungsthemen für die Energietechnik geworden. Die Forschungen der Telekommunikation am Unternehmensstandort Wien erhalten 1999 durch die Gründung des Kplus-Kompetenzzentrums Forschungszentrum Telekommunikation Wien (FTW) einen starken Impuls. Unternehmen aus diesem Bereich nützen in gemeinsamen Forschungsprojekten zusammen mit Fakultätsangehörigen Synergien. Im Jahr 2000 wird der Spezialforschungsbereich (SFB) ADLIS („Advanced Light Sources“) unter maßgeblicher Beteiligung der Fakultät zur Entwicklung neuartiger Laserlichtquellen eingerichtet. Es ist der erste interdisziplinäre SFB, der Elektrotechnik, Physik, Chemie und Biologie verknüpft. Die 2002 mit TU-Beteiligung erfolgte Gründung eines Kplus-Kompetenzzentrums für Tribologie (aus der Trägerorganisation AC2T research GmbH) wird in weiterer Folge 2010 zu einem COMET-K2-Exzellenzzentrum für Tribologie führen. Aus einer Restrukturierung der Institute für Werkstoffe der Elektrotechnik, für Angewandte Elektronik und Quantenelektronik (bis Ende 1998 „Institut für Allgemeine Elektrotechnik und Elektronik“) und für Elektrische Maschinen entstehen mit 1. Jänner 2000 die neuen Institute für Industrielle Elektronik und Materialwissenschaften, für Photonik und für Elektrische Antriebe und Maschinen. Eine am 1. Oktober 2000 erfolgte Namensänderung in „Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik“ wird nicht nur einem europäischen Trend gerecht, sondern auch der tatsächlich bereits seit zwei Jahrzehnten deutlich erweiterten wissenschaftlichen Expertise. Elek-

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Companies in this field benefited from synergies in joint research projects along with faculty members. In 2000, the ADLIS (Advanced Light Sources) Special Research Area (SFB) to develop new types of laser light sources was established with significant faculty partici­ pation. It was the first interdisciplinary SFB combining electrical engineering, physics, chemistry, and biology. The Kplus Competence Centre for Tribology (sponsored by AC2T research GmbH), founded in 2002 with the participation of the TU, would subsequently lead to a COMET K2 Excellence Centre for Tribology in 2010. On 1 January 2000, the new Institutes of Electronics and Materials Sciences, the Photonics Institute, and the Institute of Electrical Drives and Machines were created when the Institutes of Electrical Engineering Materials, of Applied Electronics and Quantum Electronics (called the Institute of General Electrical Engineering and Electronics until the end of 1998), and of Electrical Machines were restructured. The 1 October 2000 name change to the “Faculty of Electrical Engineering and Information Technology” not only did justice to a European trend, but also to the scientific expertise that had been experiencing significant growth for two decades. Electrical Engineering and IT had become cross-disciplines, their influences permeating all spheres of life. In 2001, the Institute of Flexible Automation was merged with the Institute of Control Engineering to create the new Institute of Automation and Control. The Institutes of Energy Economics and Energy Systems were merged into the new Institute of Energy Systems and Energy Economics. Microelectronics was established as a fifth branch of study – the first of its kind in the German-speaking world – on the occasion of the 2001 curriculum reform. Two years later, the faculty formally implemented the Bologna reform along with the 2003 curriculum, now offering an Electrical Engineering and IT bachelor’s programme, and five master’s programmes in Power Engineering, Computer Technology, Telecommunications, Automation Technology, and Microelectronics, along

trotechnik und Informationstechnik sind mittlerweile Querschnittsdisziplinen geworden, deren Einfluss in alle Lebensbereiche dringt. 2001 entsteht durch Zusammenlegung des Instituts für Flexible Automation mit dem Institut für Regelungstechnik das neue Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik. Die Institute für Energiewirtschaft und für Elektrische Anlagen werden zum neuen Institut für Elektri­ sche Anlagen und Energiewirtschaft zusammengeführt. Anlässlich der Studienplanreform 2001 wird „Mikroelektronik“ als fünfter Studienzweig – der erste seiner Art im deutschsprachigen Raum – etabliert. Zwei Jahre später setzt die Fakultät schließlich mit dem Studienplan 2003 die Bologna-Reform formal um und bietet ein Bachelorstudium „Elektrotechnik und Informationstechnik“, die fünf Masterstudien „Energietechnik“, „Computertechnik“, „Telekommunikation“, „Automatisierungstechnik“ und „Mikroelektronik“ sowie ein Doktoratsstudium (PhD/Dr.techn.) an. Mit 1.Jänner 2004 wird an der TU Wien das UG 2002 umgesetzt, das den endgültigen Übertritt in die Vollrechtsfähigkeit mit sich bringt. Im Zuge einer weiteren Zusammenlegung entsteht 2004 aus dem Institut für Industrielle Elektronik und Materialwissenschaften und dem Institut für Mikro- und Feinwerktechnik das Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme. 2005 bis 2014/15: Konsolidierung in der Vollrechtsfähigkeit Nach einer Investitionsoffensive an der TU Wien in den ersten Jahren nach der Ausgliederung beginnt in den folgenden Jahren eine Zeit der Mittelknappheit. So ist etwa ein immer größer werdender Anteil an Bundesmitteln im Investitionsbereich nur über kompetitive Einwerbung innerhalb der TU Wien zu vergeben. Die Fakultät erzielt damit einige Jahre hindurch herausragende Erfolge. Die Zahl der aus Bundesmitteln finanzierten wissenschaftlichen Stellen sinkt stetig und ein Liquiditätsengpass der TU Wien führt seit 2010 zu dramatischen

with a PhD/ Dr. techn. [Doctor of Technical Sciences] programme. On 1 January 2004, the 2002 University Act (UG 2002) was implemented at the TU Wien, bringing about the permanent transition to full legal capacity. In the course of an additional consolidation, the Institute of Sensor and Actuator Systems was created in 2004 from the Institute of Industrial Electronics and Materials Sciences and the Institute of Micro and Precision Engineering. 2005 to 2014/15: Consolidation into Full Legal Capacity In the years subsequent to an investment offensive at the TU Wien after the division, an era of funds scarcity began. For instance, an increase in percentage of federal funds for investment could only be awarded through competitive acquisition within the TU Wien. The faculty became outstandingly successful at this over the years. There was a constant decrease in the number of scientific positions that were financed by federal funds, and a liquidity squeeze at the TU Wien that began in 2010 led to dramatic cuts in investment programmes and to additional economies in scientific personnel. This is why, out of the 27 Chairs occupied in 2004, only 23 remained in 2011, to give an example. On the other hand, some institutes had consistent success in obtaining second and third-party funds, thereby achieving record amounts of funding over the last years and ultimately making the Faculty of Electrical Engineering and Information Technology (EE&IT) a frontrunner at the TU Wien. The amount of acquired second and third-party funds increased to its current record levels in the years between 2004, the year in which the universities were given full legal capacity, and 2011. The subsequent restructuring of the institute landscape further reduced the total number of institutes by merging the Institutes of Fundamentals of Electrical Engineering and of Electrical Measurement and Circuit Technology to form the new Institute of Electrodynam-

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Kürzungen des Investitionsprogramms und zu weiteren Einsparungen beim wissenschaftlichen Personal. So bleiben, um nur ein Beispiel zu nennen, von den 27 im Jahr 2004 besetzten Professuren 2011 nur mehr 23 erhalten. Andererseits werden einige Institute stetig erfolgreicher im Einwerben von Zweit- und Drittmitteln, sodass in den letzten Jahren Rekordwerte bei der Gesamtsumme der eingeworbenen Mittel erzielt werden und die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik (et&it) schließlich Spitzenreiter an der TU Wien ist. In den Jahren zwischen 2004, dem Jahr der Entlassung der Universitäten in die Vollrechtsfähigkeit, und 2011 steigt die Summe der eingeworbenen Zweit- und Drittmittel auf einen bisherigen Rekordstand. Die nächste Restrukturierung der Institutslandschaft reduziert die Zahl der Institute um weitere drei durch die Zusammenführung der Institute für Grundlagen der Elektrotechnik und für Elektrische Mess- und Schaltungstechnik zum neuen Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering, durch die Vereinigung des Instituts für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft und des Instituts für Elektrische Antriebe und Maschinen zum Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe sowie durch die Zusammenlegung des Instituts für Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik mit dem Institut für Breitbandkommunikation zum Institute of Telecommunications. Da die Tätigkeiten und Verpflichtungen eines ­Dekans immer aufwändiger werden, kommt die Professorenschaft der Fakultät überein, künftig die Funktions­ perioden der Dekane auf zwei Jahre zu verkürzen, um zu vermeiden, dass der jeweilige Dekan allzu lange seiner Forschungstätigkeit fernbleibt. Nachhaltige Energiesysteme und nachhaltige Mobilität (Sustainable Mobility) sind stark wachsende Forschungsgebiete. Von der Energie- und Automatisierungstechnik (Smart Grids, Elektromobilität, Erneuerbare Energien) spannt sich der Bogen bis zur Telekommunikation (car to car communication, car to infrastructure communication) und wird für die nächsten Jahrzehnte ein wichtiges Forschungsfeld der Fakultät sein.

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ics, Microwave and Circuit Engineering, and merging the Institutes of Energy Systems and Energy Economics and of Electrical Drives and Machines to form the Institute of Energy Systems and Electrical Drives, along with merging the Institutes of Communication Technology and High-Frequency Technology with the Institute of Broadband Communications to form the Institute of Telecommunications. Due to the fact that the Dean’s activities and duties were becoming increasingly complex, the faculty’s professoriate agreed to reduce the dean’s term of office to two years in the future in order to prevent the dean in question from being absent from his research work for too long. Sustainable energy systems and sustainable mobility were research areas experiencing rapid growth. From energy and automation technology (smart grids, electromobility, renewable energies), the spectrum extended to telecommunications (car-to-car communication, car-to-infrastructure communication) and would remain an important field of research for the faculty in the coming years. Chronology 2005: Dean Alexander Weinmann 2005: Nobel Prize in Physics awarded to John L. Hall and Theo Hänsch for inventing a method to measure laser frequencies with extremely high precision; YouTube is founded 2006: Cable television in Austria via the fixed line telephone network 2007: Apple iPhone 2006–2007: Dean Markus Rupp 2008–2009: Dean Emmerich Bertagnolli 2010: Nobel Prize for Physics awarded to Andre Geim and Konstantin Novoselov for basic experiments with the two-dimensional material graphene; first tablet computer 2010–2013: Dean Gottfried Magerl 2011: Bachelor’s curriculum 2011 2013: Three new modular master’s curricula, among

Zeittafel 2005: Dekan Alexander Weinmann 2005: Physik-Nobelpreis an John L. Hall und Theo Hänsch für die Erfindung einer Methode zur ultra­genauen Vermessung von Laserfrequenzen, Gründung von YouTube 2006: Kabelfernsehen über das Telefonfestnetz in Öster­reich 2007: Apple iPhone 2006–2007: Dekan Markus Rupp 2008–2009: Dekan Emmerich Bertagnolli 2010: Physik-Nobelpreis an Andre Geim und Konstantin Novoselov für grundlegende Experimente mit dem zweidimensionalen Material Graphen, erster Tablet-Computer 2010–2013: Dekan Gottfried Magerl 2011: Bachelorstudienplan 2011 2013: drei neue modulare Masterstudienpläne, darunter erstes englischsprachiges Studium an der Fakultät 2013: Versteigerung der Frequenzblöcke für LTE („Long Term Evolution“, Mobilkommunikationsstandard der 4. Generation) 2014–2015 Dekan Karl Unterrainer 2014: Physik-Nobelpreis an Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura für die Erfindung effizienter, blau emittierender GaN-Leuchtdioden, Landesonde Philae vollautomatisch auf dem 500 Mio. km (27 Lichtminuten) entfernten Kometen Tschurjumov-Gerassimenko aufgesetzt, US-Prototyp eines vollständig autonom fahrenden PKWs Eine Bachelor-Studienplanreform 2011 bringt die Aufwertung der Bachelorarbeit als Abschlussarbeit dieses Studiums. Im selben Jahr stellt sich die Fakultät erneut und wiederum erfolgreich der Evaluation ihrer Forschungs- und Lehrleistungen durch ein international besetztes Scientific Advisory Board. Trotz massiver Reduktionen des Personals und der Mittel ist es der Fakultät bisher gelungen, durch kluge Strukturmaßnahmen und durch die Nutzung

them the first English-language course of study at the faculty 2013: Frequency blocks auctioned for LTE (long-term evolution, 4th-generation mobile communications standard) 2014–2015 Dean Karl Unterrainer 2014: Nobel Prize for Physics awarded to Isamu Akasaki, Hiroshi Amanto, and Shuji Nakjamure for the invention of efficient, blue light-emitting GaN light diodes; landing probe Philae automatically touches down on the Tschurjumov-Gerassi­ menko comet, which is 500 million km (27 light minutes) away; US prototype of a self-driving passenger car A bachelor’s curriculum reform in 2011 upgraded the bachelor’s thesis to the final thesis for this course of study. In the same year, the faculty once more successfully subjected its research and teaching performance to evaluation by an international Scientific Advisory Board. Despite a massive reduction in personnel and funds, the faculty, through clever structural measures and synergy usage, had managed to maintain the high level at which it covers an indispensable core area for the TU Wien. However, the potential for such measures was now exhausted. The Scientific Advisory Board had already made expert recommendations to reduce the number of master’s programmes to favour flexibility by setting a single work focus. A short time later, work on reforming the master’s programme course schedules according to the Rectorate’s specifications was begun. With the introduction of the module system in 2013, three of the four planned master’s programmes were established, and were to become operative in the 2013/14 academic year. In addition to Energy and Automation Technology and Microelectronics and Photonics, an English-language master’s programme in Telecommunications would be offered for the first time. The fourth master’s programme, Computer Technology, will be

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von Synergien das hohe Niveau zu halten, auf dem sie ein für die TU Wien unverzichtbares Kerngebiet abdeckt. Das Potential für derartige Maßnahmen ist nun allerdings ausgeschöpft. Hatte es aus dem Scientific Advisory Board bereits Expertenempfehlungen gegeben, die Zahl der Masterstudien zugunsten einer Flexibilisierung mit Schwerpunktsetzungen auf ein einziges Masterstudium zu reduzieren, so muss wenig später, einer Vorgabe des Rektorates entsprechend, tatsächlich eine Reform der Masterstudienangebote begonnen werden. 2013 werden unter Einführung eines Modulsystems drei der vier geplanten neuen Masterstudien erstellt, die mit dem Studienjahr 2013/14 in Kraft treten. Neben „Energie- und Automatisierungstechnik“ und „Mikroelektronik und Photonik“ wird mit „Telecommunications“ erstmalig ein englischsprachiges Masterstudium der Elektrotechnik angeboten. Das vierte Masterstudium, „Computertechnik“, wird ab dem Studienjahr 2015/16 durch „Embedded Systems“ ersetzt. Wie schon bisher ist die Fakultät maßgeblich an den beiden interdisziplinären Masterstudien „Biomedical Engineering“ und „Materialwissenschaften“ beteiligt. 2013 kann ein echoarmer Mikrowellenmessraum für höchste Messanforderungen moderner Antennen in der Mobilkommunikation in Betrieb genommen werden. Die notwendigste und seit langer Zeit geplante, größte Infrastrukturinvestition der Fakultät ist die Neuerrichtung des seit 1994 bestehenden ZMNS. Ende 2013 gibt es ein Finanzierungsmodell und der Neubau auf dem Areal des ehemaligen Gußhauses (zunächst k. k. Kanonengießerei, dann k.  k.  Kunsterzgießerei, später Technische Versuchs- und Forschungsanstalt, TVFA) ist beschlossen. Im Herbst 2014 beginnen die Vorbereitungsarbeiten für den Neubau. Nachwort Seit 1965 haben etwa 6000 Absolventinnen und Absolventen mit Studienabschlüssen aus der Elektrotechnik den Titel Diplom-Ingenieurin bzw. Diplom-Ingenieur er-

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replaced by Embedded Systems as of the 2015/16 academic year. As in the past, the faculty plays a pivotal role in both interdisciplinary master’s programmes, Biomedical Engineering and Materials Sciences. In 2013, an anechoic microwave measurement room, designed to meet the high measurement requirements of modern mobile communications antennae, was put into operation. The faculty’s most necessary and largest infrastructure investment, which it planned for a long time, is the reconstruction of the ZMNS, which has been in existence since 1994. In late 2013, a financing model existed, and a new construction in the area of the former Gusshaus (initially an Imperial Royal Cannon Foundry, then an Art Foundry, and later the location of the Technical Testing and Research Institution (TVFA Wien) was chosen. Preparations for the new construction began in fall 2014. Afterword Since 1965, around 6,000 Electrical Engineering graduates have obtained the title of Diplomingenieur [graduate engineer] and about 1,300 Doctors of Technical Sciences have completed dissertations with research topics related to electrical engineering. Breath-taking technical and social developments and upheavals took place within this time period: Personal computing, mobile communication, the spread of the internet, the digitalisation of practically all previously analogue fields such as the telephone, television, audio and video photography, storage media, in addition to progressive industrial automation, automating processes in most economic fields (trade, logistics, the financial sector), and the entrance of microelectronics and photonics in all facets of life such as medicine, traffic, and many more. However, during the same period, awareness of the fragility and vulnerability of the biosphere and the finiteness of global resources has also arisen, raising many questions. Our faculty’s expertise continues to be in de-

worben und etwa 1300 Doktorinnen und Doktoren der technischen Wissenschaften haben Dissertationen mit Forschungsthemen aus der Elektrotechnik abgeschlossen. In diesen Zeitraum fielen atemberaubende technische und gesellschaftliche Entwicklungen und Umbrüche: Personal Computing, mobile Kommunikation, die Ausbreitung des Internets, die Digitalisierung praktisch aller bisher analogen Bereiche wie Telefon, Fernsehen, Audio und Video, Fotografie, Speichermedien, ferner die fortschreitende industrielle Automatisierung, die Automatisierung von Abläufen in den meisten Wirtschaftsbereichen (Handel, Logistik, Finanzwesen), der Einzug von Mikroelektronik und Photonik in alle Lebensbereiche wie Medizin, Verkehr u. v. a. m. In derselben Zeit ist aber auch ein Bewusstsein für die Zerbrechlichkeit und Anfälligkeit der Biosphäre und für die Begrenztheit der globalen Ressourcen entstanden, das viele offene Fragen aufwirft. Für die Lösungen, die wir als Antwort auf diese Fragen brauchen, wird die Expertise unserer Fakultät weiterhin gesucht sein. Hervorragende Persönlichkeiten, die in den letzten 50 Jahren an der Fakultät gewirkt haben 1908–1985 Herbert W. König: Physiker, Mathematiker und Hochfrequenztechniker (Laufzeittheorie der Elektronenröhren, Rauschen in Elektronenröhren, Laser-, Plasmaund Halbleitertechnik), Lehrer und Förderer zahlreicher bedeutender Professoren und Techniker, Erwin-Schrödinger-Preis 1976, Prechtl-Medaille 1981, Dekan. 1920–2014 Heinz Zemanek: Nachrichtentechniker, Computerpionier, Konstrukteur des ersten voll transistorisierten Computers „Mailüfterl“, Entwickler von Computerprogrammiersprachen, Vorstand des IBM-Labors in Wien 1961, IBM-Fellow, Prechtl-Medaille 1978, wirkliches Mitglied der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in der mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse.

mand for the solutions that we need to answer these questions. Outstanding Personalities Who Have Worked in the Faculty over the Past 50 Years 1908–1985 Herbert W. König, physicist, mathematician, and high-frequency technician (transit time theory of electron tubes, noise in electron tubes, laser, plasma, and semiconductor technology), instructor and promotor of numerous important professors and technicians, Erwin Schrödinger Prize 1976, Prechtl Medal 1981, Dean. 1920–2014 Heinz Zemanek, communications engineer, computer pioneer, designer of the first fully-transistorised computer, the “Mailüfterl”, developer of computer programming languages, Chairman of the IBM Laboratory in Vienna in 1961, IBM Fellow, Prechtl Medal in 1978, Full Member of the Austrian Academy of Sciences (ÖAW) in the Mathematics and Natural Sciences Division. 1928 – 2010 Hans Kleinrath, power technician, prominent instructor and textbook author, nuclear power plant opponent, and initiator of the first Austrian solar-powered thermoelectric plant, completed groundbreaking work in the field of electric machines, Dean. *1929 Fritz Paschke, communications engineer, prominent instructor, from whose school numerous technicians emerged, Rector and Prorector of the TH in Vienna from 1971 to 1976, Full Member of the Austrian Academy of Sciences (ÖAW) in the Mathematics and Natural Sciences Division, Vice-President of the Austrian Science Fund (FWF) from 1974 to 1982, President of the Austrian Society for Micro and Nanoelectronics from 1985 to 1990, Erwin Schrödinger Prize 1988, Prechtl Medal 1998. 1930–1993 Johann Pötzl, mathematician and physicist, semiconductor researcher (physical fundamentals and semiconductor device applications), founded the solid-state electronics field of research at the faculty, Erwin

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1928–2010 Hans Kleinrath: Energietechniker, bedeutender Lehrer und Fachbuchautor, AKW-Gegner und Initiator des ersten österreichischen Solarthermie-Kraftwerks, bahnbrechende Arbeiten auf dem Gebiet der elektrischen Maschinen, Dekan. *  1929 Fritz Paschke: Nachrichtentechniker, bedeutender Lehrer, aus dessen Schule zahlreiche Technikerinnen und Techniker hervorgingen, Rektor und Prorektor der TH Wien 1971 bis 1976, wirkliches Mitglied der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in der mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse, Vizepräsident des Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) 1974 bis 1982, Präsident der Österreichischen Gesellschaft für Mikro- und Nanoelektronik 1985 bis 1990, Erwin-Schrödinger-Preis 1988, Prechtl-Medaille 1998. 1930–1993 Johann Pötzl: Mathematiker und Physiker, Halbleiterforscher (Physikalische Grundlagen und Anwendungen der Halbleiterbauelemente), begründete das Forschungsgebiet der Festkörperelektronik an der Fakultät, Erwin-Schrödinger-Preis 1989, Ordinarius des Instituts für Physikalische Elektronik. Zu seinem Andenken ist der Pötzl-Hörsaal EI8 im Neuen Elektrotechnischen Institut benannt. *  1937 Alexander Weinmann: Elektrotechniker (digitale Regelungen, prädikative Regelungen, Entwurfsverfahren für Regelungen, Prozessidentifikation, hochdynamische Antriebsregelungen), Sach- und Lehrbuchautor, Gründungsdekan der Fakultät für Elektrotechnik und Dekan in zwei weiteren Dekanatsperioden. *  1938 Arnold Schmidt: Physiker (Quantenelektronik, Nichtlineare Optik, Halbleiterlaser, Ultrakurzzeitlaser-Technologie), Mitglied der Academia Europea 1998, wirkliches Mitglied der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in der mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse 1999, Initiator des Wittgenstein-Preises der ÖAW, Präsident des FWF 1994 bis 2003.

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Schrödinger Prize 1989, Full Professor of the Institute of Physical Electronics. The Pötzl Auditorium E I8 in the new Electrotechnical Institute is named in his memory. *1937 Alexander Weinmann, electrical engineer (digital controls, predictive controls, design methods for controls, process identification, highly dynamic drive controls), scientific specialized book and textbook author, Founding Dean of the Faculty of Electrical Engineering and Dean for two additional terms. *1938 Arnold Schmidt, physicist (quantum electronics, non-linear optics, semiconductor lasers, ultra-short pulse laser technology), member of Academia Europea 1998, Full Member of the Austrian Academy of Sciences (ÖAW) in the Mathematics and Natural Sciences Division 1999, initiator of the Austrian Academy of Science (ÖAW) Wittgenstein Prize, President of the Austrian Science Fund (FWF) from 1994 to 2003. *1940 Erwin Hochmair, electrical engineer and semiconductor researcher, inventor (first successfully used multi-channel cochlear implant, together with his wife Ingeborg Hochmair-Desoyer), Dean of the Faculty of Natural Sciences at the University of Innsbruck from 1993 to 1995, Erwin Schrödinger Prize 2003. *1942 Ernst Bonek, communications engineer (modelling mobile radio channel properties, MIMO transmission technique with multiple antenna systems, smart antennas, and spatial channel models), prominent instructor of an entire generation of outstanding mobile radio technicians, significant initiator of research and teaching in the field of mobile radio in Austria, initiating founder and Vice-President of the Vienna Telecommunications Research Centre (FTW) from 1999 to 2002. *1944 Nebojsa Nakicenovic, energy and climate researcher, computer scientist, Deputy Director of the International Institute for Applied Systems Analysis ­(IIASA), a member of the United Nations Intergovernmental

* 1940 Erwin Hochmair: Elektrotechniker und Halbleiterforscher, Erfinder (weltweit erstes, erfolgreich eingesetztes Mehrkanal-Cochlea-Implantat, gemeinsam mit seiner Ehefrau Ingeborg Hochmair-Desoyer), Dekan der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Innsbruck 1993 bis 1995, Erwin-Schrödinger-Preis 2003. * 1942 Ernst Bonek: Nachrichtentechniker (Modellierung der Mobilfunkkanaleigenschaften, MIMO-Übertragungsverfahren mit Mehrantennensystemen, Smart Antennas, räumliche Kanalmodelle), bedeutender Lehrer einer ganzen Generation hervorragender Mobilfunktechnikerinnen und -techniker, maßgeblicher Initiator von Forschung und Lehre auf dem Gebiet des Mobilfunks in Österreich, Gründungsinitiator und Vizepräsident des Forschungszentrums Telekommunikation Wien (FTW) 1999 bis 2002. * 1944 Nebojsa Nakicenovic: Energie- und Klimaforscher, Wirtschaftsinformatiker, stellvertretender Direktor des Internationalen Instituts für angewandte Systemanalyse (IIASA), mit dem Klimabeirat und dem Energiebericht der Vereinten Nationen als Mitglied und wissenschaftlicher Koordinator (Coordinating Lead Author of the Intergovernmental Panel of Climate Change, „Weltklimarat“), Friedensnobelpreis 2007 gemeinsam mit dem ehemaligen US-Vizepräsidenten Al Gore). *  1944 Erich Gornik: Physiker (Halbleiter-Quantenstrukturen, Terahertzquellen und Terahertzspektroskopie, Transporteigenschaften und optische Eigenschaften von Halbleiterheterostrukturen), Leiter des Mikrostrukturzentrums (heute Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen ZMNS) 1994, Wittgenstein-Preis 1997, Erwin-Schrödinger-Preis 2000, Geschäftsführer des Austrian Research Center (ARC), heute Austrian Institute of Technology (AIT), von 2003 bis 2008, Präsidiumsmitglied des Europäischen Forums Alpbach. * 1953 Ingeborg Hochmair-Desoyer: Elektrotechnikerin, Erfinderin (Innenohr-Neuroprothese: Mehrkanal-Coch-

Panel on Climate Change and Scientific Coordinator (Coordinating Lead Author of the Intergovernmental Panel of Climate Change), 2007 Nobel Peace Prize with the “World Climate Counsel” together with former US Vice-President Al Gore. *1944 Erich Gornik, physicist (semiconductor-quantum structures, terahertz sources and terahertz spectroscopy, transport characteristics, and visual characteristics of semiconductor heterostructures), Director of the Microstructure Center (today the Center for Micro and Nanostructures ZMNS) 1994, Wittgenstein Prize 1997, Erwin Schrödinger Prize 2000, General Manager of the Austrian Research Center (ARC), today the Austrian Institute of Technology (AIT), from 2003 to 2008, Presidium Member of the Alpbach European Forum. *1953 Ingeborg Hochmair-Desoyer, electrical engineer, inventor (inner-ear neuroprosthetic: multi-channel cochlear implant, inserted for the first time in 1977), Lasker DeBakey Clinical Medical Research Award 2013, Ludwig Wittgenstein Prize from the Austrian Research Association 2014, Chief Executive Officer of the MED-EL/Innsbruck company, which she jointly founded with her husband, Erwin Hochmair, in 1989. *1953 Georg Brasseur, electrical engineer, inventor (automotive electronics: fully-electronic controller for lorry diesel engines, automotive sensor technology: capacitive rotary encoder for passenger vehicle steering), Erwin Schrödinger Prize 2007, President of the Mathematics and Natural Sciences Division of the Austrian Academy of Sciences (ÖAW) since 2013. *1962 Ferenc Krausz, physicist, founder of attosecond physics (first sub-femtosecond laser pulse worldwide, real-time monitoring of atomic energy transmissions), 2002 Wittgenstein Prize, Full Member of the Austrian Academy of Sciences (ÖAW) in the Mathematics and Natural Sciences Division, Director of the Max Planck Institute for Quantum Optics in Garching, Germany.

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lea-Implantat, erstmals 1977 implantiert), Lasker-DeBakey Clinical Medical Research Award 2013, Wittgenstein-Preis der österreichischen Forschungsgemeinschaft 2014, geschäftsführende Gesellschafterin (CEO) des gemeinsam mit ihrem Ehemann Erwin Hochmair 1989 gegründeten Unternehmens MED-EL/Innsbruck. * 1953 Georg Brasseur: Elektrotechniker, Erfinder (Automobilelektronik: vollelektronischer Regler für LKW-Dieselmotoren, automotive Sensorik: kapazitiver Drehwinkelgeber für KFZ-Lenkung,), Erwin-Schrödinger-Preis 2007, Präsident der mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse der Österreichischen Akademie der Wissenschaften seit 2013. * 1962 Ferenc Krausz: Physiker, Begründer der Attosekunden-Physik (weltweit erster Sub-Femtosekunden-Laserpuls, Echtzeitbeobachtung von atomaren Energieübergängen), Wittgenstein-Preis 2002, wirkliches Mitglied der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in der mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse, Direktor des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching/D. Die Ehrenmedaille der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik 2009 führt das Rektorat Fakultäts-Ehrenmedaillen für besondere Leistungen in Wissenschaft und Lehre ein. Namensgeber der Medaille der Elektrotechnik und Informationstechnik ist Rudolf Kompfner, der Erfinder der Wanderfeldröhre für Mikrowellen. Die Rudolf-Kompfner-Medaille wurde bisher an drei Persönlichkeiten verliehen 2010 an Heinz Zemanek „für seine bahnbrechenden Verdienste um die Entwicklung der Informationstechnologien, insbesondere für seine Beiträge zur formalen Definition der Programmiersprache PL/I, die zur Grundlage vieler moderner formaler Computersprachen wurde.“1

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The Faculty of Electrical Engineering and Information Technology’s Medal of Honour In 2009, the Rectorate introduced faculty medals of honour for extraordinary achievements in science and teaching. The medal for electrical engineering and information technology was named after Rudolf Kompfner, the inventor of travelling wave tubes for microwaves. The Rudolf Kompfner Medal has been awarded to three persons to date To Heinz Zemanek in 2010, “for his groundbreaking dedication to developing information technologies, particularly for his contributions to formally defining the PL/I programming language, which became the groundwork for a number of modern formal computing languages.”1 To Erich Gornik in 2012, “for his work in the field of III-V heterostructures and radiative recombination of charge carriers and for his dedication to creating the Center for Micro and Nanostructures at the TU Wien.”1 To Gottfried Magerl in 2014, “for his pioneering work on optical spectroscopy, for his development work in microwave technology, for his creative contributions to telecommunications, and his dedication to developing and leading the Faculty of Electrical Engineering and Information Technology.”1

2012 an Erich Gornik „für seine Arbeiten auf dem Gebiet der III-V-Heterostrukturen und der strahlenden Rekombination von Ladungsträgern sowie für seine Verdienste um die Einrichtung des Zentrums für Mikro- und Nanostrukturen an der Technischen Universität Wien.“1 2014 an Gottfried Magerl „für seine Pionierarbeiten zur optischen Spektroskopie, für seine Entwicklungsarbeiten zur Mikrowellentechnik, für seine gestalterischen Beiträge zur Telekommunikation sowie seine Verdienste um die Entwicklung und Führung der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik.“1

Anmerkung/Note 1 Text der Verleihungsurkunde.

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DIE FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK THE FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND INFORMATION TECHNOLOGY Das Ziel unserer Fakultät ist es, die technisch-wissenschaftliche Erkenntnis zu erweitern, um den gesellschaftlichen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts angemessen zu begegnen. Diese werden in entscheidendem Ausmaß von technologischen Fortschritten getragen, wie sie an unserer Fakultät erforscht und entwickelt werden. Zu unseren Grundwerten zählt die verantwortungsvolle Vermittlung technischer Kenntnisse und Arbeitsweisen zum Nutzen der Gesellschaft. Our faculty’s goal is to expand technical and scientific knowledge in order to adequately address the challenges of society in the 21st century. Technological advances, like those researched and developed by our faculty, play a decisive role in supporting this. Responsibly conveying technological knowledge and work methods for society’s benefit ranks among our fundamental values.

Karl Unterrainer

DIE FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK THE FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND INFORMATION TECHNOLOGY Die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Wien stellt sich einigen Entwicklungen, welche die Welt im 21. Jahrhundert beherrschen werden. Diese Entwicklungen werden in entscheidendem Ausmaß von technologischen Fortschritten getrieben, die unsere Fakultät erforscht und entwickelt. Sie ermöglichen neben der fortschreitenden weltweiten Vernetzung von Menschen und technischen Systemen den räumlich und zeitlich unbegrenzten Zugang zu Informationen, die weiter zunehmende technologische Unterstützung aller Lebensbereiche und der industriellen Produktion sowie die gesicherte Versorgung mit Energie und deren nachhaltige Bereitstellung. Die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik ist bereit, ihren Beitrag zu technisch-wissenschaftlicher Erkenntnis zu leisten, um den gesellschaftlichen Herausforderungen angemessen zu begegnen. Die Förderung des technischen Fortschritts in diesen Kernthemen der Fakultät zum Nutzen der Gesellschaft gehört ebenso zu unseren Grundwerten wie das Bekenntnis zur verantwortungsvollen Vermittlung technischer Kenntnisse und Arbeitsweisen. Die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Wien bekennt sich zu höch­ ster Qualität in Forschung und Lehre und zur Pflege eines Arbeitsumfeldes, das kreative Leistungen bestmöglich fördert und damit auch den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ein attraktives Umfeld bietet, in dem

The Faculty of Electrical Engineering and Information Technology at the TU Wien is facing up to developments that will dominate the world in the 21st century. These developments are significantly driven by technological advances explored and developed by our faculty. In addition to the worldwide progressive networking of people and technical systems, these technologies allow for unlimited spatial and temporal access to information and increased technological support in all areas of life and industrial production, as well as secure and sustainable energy supply and distribution. The Faculty of Electrical Engineering and Information Technology is ready to make its contribution to technical and scientific knowledge in order to fully address society’s challenges. Promoting technical progress in the faculty’s core topics for the benefit of society is just as fundamental for us as our commitment to responsibly conveying technical know­ ledge and work methods. The TU Wien’s Faculty of Electrical Engineering and Information Technology is committed to the highest quality in research and teaching and to fostering a working environment that promotes the best possible creative achievements, thereby offering employees an attractive environment in which they can unfurl their individual abilities. The faculty pursues the vision of ranking among the frontrunners of comparable university faculties. It is among the leading research institutions worldwide in selected fields.

Die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik  | 35

sie ihre individuellen Fähigkeiten entfalten können. Sie verfolgt damit die Vision, zur Spitzengruppe der Fakultäten vergleichbarer Universitäten zu zählen. Sie gehört in ausgewählten Schwerpunkten zu den führenden Forschungseinrichtungen weltweit. Unter dem leitenden Grundsatz der Freiheit der Wissenschaft und ihrer Lehre, unter Beachtung der Vielfalt der wissenschaftlichen Theorien, Methoden und Lehrmeinungen sowie der Lernfreiheit und unter Berücksichtigung der Erfordernisse einer akademischen Berufsvorbildung ist der Fakultät die Verbindung von Forschung und Lehre in Form forschungsgeleiteter Lehre ein primäres Anliegen. Die fachliche Kompetenz der Fakultät Die fachliche Kompetenz der Fakultät konzentriert sich im Wesentlichen auf die folgenden Bereiche der Elektrotechnik und Informationstechnik: •• Photonik •• Mikro- und Nanoelektronik •• Telekommunikation •• System- und Automatisierungstechnik •• Energietechnologien und Energiesysteme Entsprechend den Expertisen und wissenschaftlichen Stärken der Fakultät decken diese Kompetenzfelder einen weiten Bereich, von Materialien und Bauelementen bis hin zu Systemen, ab. Diese inhaltliche Breite ist die Basis für den wissenschaftlichen Erfolg der Fakultät, indem jeweils das eine Gebiet auf die aktuellsten Ergebnisse des anderen zugreifen kann. Wegen ihrer Breite in der Forschung ist die Fakultät für Elektrotechnik & Informationstechnik (ETIT) in allen Forschungsschwerpunkten der TU Wien aktiv. Die Tabelle auf S. 37 (Abb. 1) zeigt die Zuordnung der ETIT-Forschungsgebiete zu den TU-Schwerpunkten Im Forschungsgebiet Photonik werden, basierend auf grundlegenden Arbeiten der Laserentwicklung, neuartige Laserquellen und Detektoren sowie optische Anwendungen für die Medizin und Umwelt entwickelt.

36 |  Karl Unterrainer

Introducing students to state-of-the-art technologies and methodologies in the form of research-led teaching is a primary endeavour for the faculty. This follows the guiding principles of the freedom of science and teaching, considering the multitude of scientific theories, methods, and schools of thought, along with academic freedom and taking into account the requirements of academic professional training. The Faculty’s Professional Competence The faculty’s professional competence primarily focuses on the following fields of electrical engineering and information technology: •• Photonics •• Micro- and Nanoelectronics •• Telecommunications •• Systems and Control Engineering •• Energy Technology and Energy Systems These fields of competency, in accordance with the expertise and scientific strengths of the faculty, ­cover a wide scope ranging from materials and individual de­vices to systems. This broad range of content is the foundation for the faculty’s scientific success, since it gives each field access to the latest findings of the others. Thanks to this broad research base, the Faculty of Electrical Engineering & Information Technology (ETIT) is active in all core research areas at the TU Wien. The chart on p. 37 (Fig. 1) shows the ETIT research field assignments in the TU’s core research areas. Based on fundamental laser development work, new laser sources and detectors for spectroscopic applications in medicine and the environment are being developed in the Photonics research field. The Micro- and Nanoelectronics research field is crucial for future industrial development. Work topics range from nanometer CMOS circuit design, simulation, GaN power electronics, micro- and nanosensors and actuators to manufacturing new nanostructures for transistors, lasers and detectors.

TU-Forschungsschwerpunkt Core Research Area of the TU Wien

Forschungsgebiet der Fakultät ETIT Research area of the Faculty of ETIT

Materials & Matter

Nanoelektronik, Photonik

Quantentechnologie

Photonik, Nanoelektronik

Computational Science

Automatisierungs- und Systemtechnik, Nanoelektronik, Telekommunikation

IKT

Telekommunikations-, Automatisierungs- und Systemtechnik

Energy & Environment

Energietechnologien und Energiesysteme, Automatisierungs- und Systemtechnik, Telekommunikation

Das Forschungsgebiet Mikro- und Nanoelektronik ist ein Schlüsselgebiet für zukünftige industrielle Entwicklungen. Die Arbeitsthemen reichen daher von der Nanometer-CMOS-Schaltungstechnik, Simulation, GaN-Leistungselektronik, Bauelementen der Mikro- und Nanosensorik und -aktorik bis hin zur Herstellung neuar-

Abb. 1: Die Forschungsschwerpunkte der TU Wien und der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik. Fig. 1: Core Research Areas of the TU Wien and the research fields of the Faculty of Electrical Engineering and Information Technology

tiger Nanostrukturen für Transistoren, Laser und Detektoren. Die Optimierung von Übertragungsverfahren ist eines der Kernthemen des Schwerpunktes Telekommunikation. Dabei spielt neben Energieeffizienz auch Robustheit eine wesentliche Rolle. Weitere wichtige Themen sind multimediale Signalverarbeitung und Theorie und Methodik der statistischen Signalverarbeitung. Im Schwerpunkt System- und Automatisierungstechnik sind verteilte Systeme zum Energie- und Ressourcenmanagement, Modellierungs-, Analyse-, Optimierungs- und Entwurfsmethoden für komplexe Systeme sowie die Automatisierung intelligenter Produktionssysteme ein Fokus der wissenschaftlichen Arbeit. Dazu kommen stark anwendungsorientierte Themen wie komplexe Mikrosysteme, effiziente Antriebe und elektrische Energiesysteme.

Optimising transmission is one of the core topics of the Telecommunications research field. In addition to energy efficiency, robustness also plays a crucial role. Additional important topics include multimedia signal processing and theory and methods of statistical signal processing. Scientific work in the Systems and Control Engineering research field concentrates on distributed systems for energy and resource management, modelling, ana­ lysis, optimisation, and development methods for complex systems, as well as the automation of intelligent production systems. This is supplemented by strong application topics such as complex microsystems, efficient drive systems, and electrical energy systems. One of the central research topics in the field of Energy Technologies and Energy Systems is identifying pathways to transform today’s energy system into a sustainable energy supply and analysing the corresponding energy policy instruments. Its underlying principle

Eines der zentralen Forschungsthemen des Bereiches Energietechnologien und Energiesysteme ist die Iden-

Die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik  | 37

FORSCHUNG GRUNDLAGENORIENTIERT Energietechnologien und Energiesysteme

System- und Automatisierungstechnik

Telekommunikation

Mikro-und Nanoelektronik

Photonik

Antriebstechnik Kognition und Robotik; Sensorsysteme Intelligente Automation Industrielle Automatisierungstechnik Komplexe dynamische Systeme Software und Systems Engineering Embedded Systems Mikrosystemtechnik Kommunikationsnetze Flexible Funksysteme und Hochfrequenztechnik Signalverarbeitung im Mobilfunk Multimedia-Systeme Theorie und Methodik der statistischen Signalverarbeitung Theorie der Nachrichtentechnik und Codierung Bioelektronik Nanometer CMOS-Schaltungstechnik Mikro- und Nanosensorik und Aktuatorik Nanometrologie Herstellung und Evaluierung von Halbleiter-, Mikro- und NanoProspektive Technologie-Evaluierung strukturen Modellbildung und Simulation Simulation von Nanostrukturen Optoelektronische Bauelemente u. opt. Sensorverfahren Laserzündung von Verbrennungskraftmaschinen Biophotonik und 3D-Mikroskopie Kohärente durchstimmbare MIR- und TeraHertz-Quellen Ultraschnelle kohärente Lichtquellen

tifizierung von Pfaden zur Transformation des heutigen Energiesystems in Richtung einer nachhaltigen Energieversorgung und die Analyse entsprechender energiepolitischer Instrumente. Grundprinzip ist dabei die Bereitstellung von Energiedienstleistungen als letztendliche Konsequenz der Umwandlung von Primärenergiequellen in Energieträger und in Nutzenergie. Diese Prozesse, die dabei eingesetzten Komponenten und die aus ihnen bestehenden Systeme zu verstehen, sind essenziell für die Implementierung der entsprechenden energiepolitischen Instrumente. Die rege wissenschaftliche Tätigkeit der Fakultät findet ihren Niederschlag in Publikationen in Büchern, in wissenschaftlichen Journalen und auf internationalen Konferenzen. Die Zahl der Publikationen von Fakultäts-

38 |  Karl Unterrainer

ANWENDUNGSORIENTIERT Elektromagnetische Energiewirtschaft Verträglichkeit Generatoren und Hybridantriebe und Umwelt Elektrische Antriebe und Maschinen Energiesysteme Integration erneuerbarer Elektromobilität Energiewandlung

Abb. 2: Die Forschungsgebiete der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fig. 2: The research fields of the Faculty of Electrical Engineering and Information Technology.

is preparing efficient energy services as a final step of converting primary sources of energy into sources of useful energy. The processes involved, individual components used, and a good understanding of the systems they constitute, are all essential for implementing corresponding energy policy instruments. This faculty’s dynamic scientific activities are reflected in publications in books and scientific journals, and at international conferences. The number of publications by members of the faculty reaches 1,300 per year (aver-

angehörigen erreicht 1300 pro Jahr (Durchschnitt der Jahre 2009 bis 2013). Die Publikationsleistung ist in ihrem Umfang mit den besten Fakultäten Europas vergleichbar. Noch bedeutender ist die hohe wissenschaftliche Qualität der Arbeiten. Auf vielen Gebieten der Forschung wurden bedeutende Arbeiten publiziert, die zu einer großen Zahl von eingeladenen Fachbeiträgen und Vorträgen geführt haben.

age for the years 2009 to 2013). This publication output is comparable to that of Europe’s best faculties, and the high scientific quality of these works is of even greater importance. Significant studies were published in many fields of research, which have led to a large amount of invited contributions and presentations.

Institute und besondere Dienstleistungseinrichtungen

The Faculty of Electrical Engineering and Information Technology is divided into nine institutes as well as the Center for Micro and Nanostructures: •• E354 – Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering •• E360 – Institute of Microelectronics •• E362 – Institute of Solid State Electronics •• E366 – Institute of Sensor and Actuator Systems •• E370 – Institute of Energy Systems and Electrical Drives •• E376 – Automation and Control Institute •• E384 – Institute of Computer Technology •• E387 – Photonics Institute •• E389 – Institute of Telecommunications •• E392 – Center for Micro and Nanostructures

Die Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik gliedert sich in neun Institute und das Technologiezentrum für Mikro- und Nanostrukturen: •• E354 – Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering •• E360 – Institut für Mikroelektronik •• E362 – Institut für Festkörperelektronik •• E366 – Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme •• E370 – Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe •• E376 – Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik •• E384 – Institut für Computertechnik •• E387 – Institut für Photonik •• E389 – Institute of Telecommunications •• E392 – Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen Überblick über die Forschung an der Fakultät Photonik Die Photonik beschäftigt sich mit der Erzeugung und Anwendung von vorwiegend kohärenter elektromagnetischer Strahlung im Sichtbaren und mit den unmittelbar daran angrenzenden Spektralbereichen. Sie hat sich seit der Erfindung des Lasers zu einer herausragenden Technologie entwickelt. Etablierte Anwendungen reichen von der optischen Kommunikation über Hochleistungsmaterialbearbeitung bis zur Spitzenmedizin und zu universeller Analytik. Das primäre Forschungsgebiet

Institutes and Special Service Institutes

An Overview of Research at the Faculty Photonics Photonics deals with creating and applying mainly coherent electromagnetic radiation in the visible and immediately adjacent spectral ranges. It has developed into a cutting-edge technology since the laser was invented. Established applications range from optical communication, to high-performance material processing, to stateof-the-art medical applications, and chemical sensing. The photonics research field conducts basic research at the highest international level. A major focus is the technical development of new photonic sources, mainly in the Terahertz, MIR, and XUV electromagnetic spectrum, along with their use in process technology, process engineering, and medicine.

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Photonik betreibt Grundlagenforschung auf höchstem internationalem Niveau. Ein wesentlicher Fokus ist die technische Erschließung neuartiger photonischer Quellen, vor allem im Terahertz-, MIR- und XUV-Bereich sowie deren Einsatz in Prozesstechnik, Verfahrenstechnik und Medizin. Aufbauend auf einer bereits hoch entwickelten Femtosekundenlaser-Technologie werden anwendungsspezifische, optimierte Hochleistungslasersysteme sowie neuartige, lasergetriebene, kohärente Strahlungsquellen für Anwendungen in der XUV-Mikroskopie und Lithographie entwickelt. Die Forschungsaktivitäten umfassen neue optische Technologien (Super-Resolution-Mikroskopie, adaptive Optik) ebenso wie die Weiter- und Neuentwicklung von modernen integrierten optischen Bauelementen und Schaltungen (THz-Photonik), welche eine Grundlage für Entwicklungen in der Kommunikationstechnik, Umwelttechnik, Sensorik sowie Biomedizin darstellen. Das Gebiet der Photonik wächst international rapide, was sich durch einen entsprechenden Fokus in den Rahmenprogrammen der EU wiederspiegelt. Einer der ­Gründe für die außerordentlichen wissenschaftlichen Erfolge des primären Forschungsgebietes Photonik liegt in dem Umstand, dass hier Quanteneffekte direkt technologisch umgesetzt werden können. Quantenkaskaden-Laser oder Quanteninformationstechnologie sind dafür prominente Beispiele: Sie können nur durch eine Kombination von Resultaten der Grundlagenforschung mit Fortschritten in Materialwissenschaft und Nanotechnologie ermöglicht werden. Alle Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden vom Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen unterstützt. Dies ermöglicht die Umsetzung neuer Konzepte durch Verbindung der Photonik mit modernster Nanotechnologie – die sogenannte Nano-Photonik. Die hohe experimentelle Kompetenz des Bereiches Photonik basiert auf den Laserlabors für die Höchstleistungs-Femtosekundentechnologie und Terahertz-Technologie. Das Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen (ZMNS) bildet das technologische Rückgrat für den Aufbau und die Durchführung von weltweit einzigarti-

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Based on existing highly developed femtosecond laser technology, application-specific, optimised high-performance laser systems along with new, laser-driven, coherent radiation sources are being developed for applications in XUV microscopy and lithography. Research activities include new optical technologies (super-resolution microscopy, adaptive optics) as well as the development of modern integrated, optical devices and circuits (THz photonics), which constitute a foundation for future progress in communication technology, environmental monitoring , sensor technology, and biomedical applications. The photonics field is undergoing rapid international growth, which is already reflected by the corresponding focus on the EU’s 7th framework programme. One of the reasons for the extraordinary scientific success of this primary field of research is that, in photonics, quantum effects can be directly implemented in technology. Two prominent examples are quantum cascade lasers and quantum information technology, both made possible through the mere combination of basic research findings with advances in materials science and nanotechnology. All our research and development work is supported by the Center for Micro and Nanostructures. This enables the realisation of new concepts by combining photonics with highly modern nanotechnologies – otherwise known as nanophotonics. The photonics field’s high experimental competence is based on the laser laboratories for high-performance femtosecond technology and Terahertz technology. The Center for Micro and Nanostructures (ZMNS) forms the technological backbone for constructing and carrying out unique experiments in femtosecond laser technology and for fabricating new optoelectronic and nanophotonic devices. Micro- and Nanotechnology Micro- and nanoelectronics rank among the key technologies in information and communication technologies (ICT), and is currently one of the most important fields of innovation. This research field deals with establishing

gen Experimenten in der Femtosekunden-Lasertechnik und für die eigenständige Herstellung von neuartigen Bauelementen der Optoelektronik und Nanophotonik. Mikro- und Nanotechnologie Die Mikro- und Nanoelektronik zählt zu den Schlüsseltechnologien der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), die zu den bedeutendsten Innovationsfeldern der Gegenwart gehören. Im Forschungsschwerpunkt Mikro- und Nanoelektronik geht es ebenso um die Entwicklung neuer Prozesstechnologien wie um die Neu- und Weiterentwicklung von modernen Bauelementen, welche die Grundlage für die Mikro- und Nanoelektronik, Sensorik und Bioelektronik darstellen. Diese Forschungsarbeiten werden von vier Säulen getragen: Auf technologischer Seite steht das Zentrum für ­ ikro- und Nanostrukturen (ZMNS), das die HalbleiterM technologie auf dem Stand der Technik zur Verfügung stellt. Dieser muss ständig weiter entwickelt werden, um im Vorfeld der neuesten Entwicklungen Forschungsarbeiten zu ermöglichen und den Forschungsschwerpunkt für nationale und internationale Kooperationen attraktiv zu halten. Die eigenständige Bereitstellung von neuen Materialien, Komponenten und neuartigen nanoelektronischen, optoelektronischen und sensorischen Bauelementen sowie eine hochentwickelte Charakterisierung sind dafür die grundlegende Voraussetzung. Eine sehr effiziente Prozess- und Bauelemente-Simulation und eine darauf basierende Modellentwicklung und -optimierung bilden die zweite Säule dieses Forschungsschwerpunktes. Auf technologisch-wissenschaftlicher Basis werden im Rahmen dieses Schwerpunkts neue Prozesse, Bauelemente und Schaltungsaspekte unter­ sucht, die aus dem Zusammenwirken dieser Technologien erwachsen. Die dritte Säule ist die Schaltungstechnik analoger und digitaler Schaltungen in Nanometer-CMOS mit der Verbindung von Siliziumtechnologie und Optoelektro­ nik, wobei hier die Schwerpunkte im Bereich ultraschneller analog-digitaler und digital-analoger Wandler

Abb. 3: Laserlabor am Institut für Photonik. Fig. 3: Laser lab at the Photonics Institute.

new process technologies as well as the new and continued development of modern devices that constitute the basis for micro- and nanoelectronics, sensor technology, and bioelectronics. Our research work is supported by four columns: On the technological side, there is the Center for Micro and Nanostructures (ZMNS), which provides state-ofthe-art semiconductor technology. It is necessarily in a constant state of development in order to accommodate technological advances and continue to provide a place for state-of-the-art research, as well as national and international cooperation. The basic requirements for this

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Abb. 4 Der Reinraum am Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen. Figure 4: The cleanroom at the Center for Micro and Nanostructures.

und neuartiger Operationsverstärkerkonzepte in BICMOS-Technologien liegen. Die vierte Säule schließlich bilden die Sensorik und Aktuatorik, die innovative mikrostrukturierte Sensor- und Aktorkonzepte entwickeln, sie eigenständig in Mikround Nanotechnologie umsetzen und neue mechanische, elektrische und thermische Anwendungsfelder erschließen. Der Bereich Bioelektronik befasst sich mit der Erfassung von bioelektrischen Vorgängen in Zellen und versucht, mikroelektronische Technologien zur direkten lokalen Erfassung von Zellcharakteristika lebender Zellen zu verwenden.

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include autonomously supplying new materials and novel nanoelectronic, optoelectronic, and sensor devices as well as highly developed characterisation methods. Highly efficient process and device simulations, and the model development and optimisation that build upon them, form the second column of this core research area. New processes, devices, and circuit designs arising from the synergy of these technologies are studied from technological and scientific perspectives as part of this research field. The third column is circuit design for analogue and digital circuits in the nanometer CMOS technology regime, combining silicon technology and optoelectronics, with a focus on the fields of ultra-high-speed analogue-digital and digital-analogue converters and new operational amplifier concepts in BICMOS technology.

Telekommunikation Durch eine Fokussierung auf die Schwerpunkte Energieeffiziente Telekommunikation, Sensornetze und Kooperative Systeme sowie Signalverarbeitung werden Studierende des Masterstudiums Telecommunications auf fachliche Herausforderungen nach ihrem Studienabschluss umfassend vorbereitet. Telekommunikation ist ein zentraler Bestandteil der Infrastruktur unserer Gesellschaft. Der Trend zu größeren Bandbreiten und uneingeschränkter Mobilität hält weiterhin ungebremst an. Die gesellschaftliche Entwicklung wird eine rasche Integration der Telekommunikation in die verschiedensten Arbeits- und Lebensbereiche vorantreiben: Die wichtigsten sind Mobilität, Unterhaltung, Energieversorgung, Produktion, Gesundheit und Verwaltung. Zur Steigerung der Mobilität und zur Unfallvermei­ dung im Verkehr leisten Telekommunikation und Rundfunk einen wichtigen Beitrag. In Anbetracht des erwarteten Verkehrswachstums soll der Verkehr durch kooperative Systeme sauberer, sicherer und effizienter werden. Im Unterhaltungsbereich verzeichnen elektro­ nische Spiele eine ständig zunehmende Beliebtheit. Insbesondere Sprachübertragung und interaktive Echtzeitmedien wie Video-Konferenzsysteme mit hoher Bildqualität, Bildtelefone, aber auch Echtzeit-Computerspiele stellen höchste Anforderungen an die Netze und sind deshalb große Herausforderungen für deren künftige Gestaltung. Die Telekommunikation eröffnet auch Potenziale zur Effizienzsteigerung im Produktionsund Energiesektor. Entlang der Wertschöpfungskette der Elektrizitätsversorgung gibt es bedeutende Reserven. Eine Schlüsselrolle spielen digital vernetzte Zähler- und Messsysteme, mit denen Energieerzeugung und Verbrauch aufeinander abgestimmt werden. Mit der nahezu vollständigen Digitalisierung und elektronischen Speicherung sämtlicher Daten stellt sich die Frage nach der Langlebigkeit dieser Daten: Wie kann sichergestellt werden, dass wichtige Daten auf lange Sicht lesbar und fehlerfrei bleiben? Diese Problematik betrifft große Teile der Verwaltung. Dieses Gebiet wird von drei Aspekten dominiert: Sicherheit, Lesbarkeit und Fehlerlosigkeit.

Abb. 5: Satellitenanlage auf dem Dach des Institute of Telecommunications. Figure 5: Satellite system on the roof of the Institute of Telecommunications.

Lastly, the fourth column is sensor and actuator research, concerning the development of innovative microstructure sensor and actuator concepts, implementation in micro- and nanotechnology, and establishment of new mechanical, electrical, and thermal fields of application. The field of bioelectronics addresses bioelectrical processes in cells and attempts to use microelectronic technology to directly and locally record the characteristics of living cells. Telecommunications Through focusing on energy efficient telecommunications, sensor networks, cooperative systems, and signal processing, students of the Telecommunications master’s programme receive comprehensive education for professional challenges they may face in the field. Telecommunications is a central component of our society’s infrastructure, and the trend towards higher bandwidth and unlimited mobility will continue unabated. Social development promotes the rapid integration of telecommunications in different work and life areas; most importantly in transportation, entertainment, energy supply, production, health, and administration. Telecommunications makes an important contribution to increased mobility and the prevention of traffic

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Abb. 6: Der Hilfsroboter Hobbit. Figure 6: The Hobbit help robot.

Telekommunikation wird im Gesundheitswesen in den folgenden drei Anwendungsbereichen vermehrt zum Einsatz kommen: in der unmittelbaren medizinischen Anwendung, in der Prävention und in der Administration. Ein übergreifendes Thema ist die Signalverarbeitung für Big Data. Thema dieses Forschungsgebietes ist die effiziente Akquirierung, Speicherung und schnelle Verarbeitung größter Datenmengen, wie sie z. B. in der Machine-to-Machine-Kommunikation auftreten. Der Bereich Telekommunikation will all diese Herausforderungen antizipieren und die theoretischen und technologischen Lösungen dafür erforschen und entwickeln. System- und Automatisierungstechnik Die System- und Automatisierungstechnik ist eine enabling technology für innovative Produkte und für die nachhaltige industrielle Produktion. Als solche ist sie eine Schlüsseltechnologie des 20. und 21. Jahrhunderts und wird künftig weiter an Bedeutung gewinnen. Im Forschungsschwerpunkt System- und Automatisierungs-

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accidents. In view of the expected growth in traffic, it is important to make traffic become cleaner, safer, and more efficient. In the entertainment field, electronic games continue to gain in popularity. In particular, voice communication and interactive real-time media, such as video conferencing systems with high image quality, video telephones, and real-time computer games, place the highest demands on networks and therefore pose great challenges to future design. Telecommunications also opens up the potential for increased efficiency in the production and energy sectors. Significant reserves exist along the value-added chain of our electricity supply. Digitally networked metering systems, with which energy production and consumption are coordinated, play a key role. Virtually full digitalisation and electronic storage of all data raise questions about the longevity of these data: How can we be sure that important data will remain readable and error-free in the long term? This problem affects large parts of the administrative sector. Three aspects dominate the field: security, readability, and integrity. Telecommunications in health services will see increased usage in immediate medical applications, prevention, and administration. Signal processing is another major issue for big data. For instance, one topic of this field of research is the efficient and rapid acquisition, storing, and processing of extremely large quantities of data as they occur in machine-to-machine communication. The telecommunications field aims to anticipate all of these challenges, exploring and developing theoretical and technological solutions. Systems and Control Engineering Systems and Control Engineering is an enabling technology for innovative products and for sustainable industrial production. As such, it is a key technology of the 20th and 21st centuries and will continue to increase in importance in the future. In the research field of Systems and Control Engineering, technical applications are investigated such as automating highly-distributed pro-

technik der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik werden sowohl technische Anwendungen wie Automation von hochverteilten Produktionssystemen, Gebäudeautomation, innovative Antriebssysteme mit Energierekuperation, Robotik und kognitive Systeme, Energiemanagement in Smart Grids sowie komplexe Kommunikationssysteme als auch methodische und technologische Grundlagen wie Software- und Systems Engineering, Analyse, Modellierung, Regelung und Optimierung komplexer dynamischer Systeme, nichtlineare und verteilt-parametrische Mehrgrößenregelung und Softsensorik, Sensornetze, komplexe Mikrosysteme, Modellierungs- und Hardwarebeschreibungssprachen, Entwurf und Automatisierung eingebetteter Systeme, (opto-)mechatronische Systeme, (intelligente) Sensorik, Aktorik sowie Präzisionstechnologie und Prozessmess­ technik erforscht. All diesen Gebieten gemein ist der Anspruch, „in Systemen zu denken“, wobei durch gezielten Einsatz von Informations- und Automatisierungstechnik eine signifikante Steigerung von Zuverlässigkeit, Effizienz, Qualität und Performanz im Vergleich zu konventionellen Systemen erzielt werden kann. Dieser Paradigmenwechsel vom Entwurf auf Komponenten- bzw. Teilsystemebene hin zum Systementwurf komplexer vernetzter Systeme findet bislang kaum systematisch statt. Dies eröffnet im Bereich der Methodenentwicklung von der Modellierung über die Analyse und die Verifikation bis hin zur Synthese ein herausforderndes Forschungspotenzial für die Zukunft. In diesem Zusammenhang spielt die holistische Entwicklung geeigneter System-, Soft- und Hardwarekonzepte eine entscheidende Rolle. Die Kombination von vernetzten Computersystemen (Cyber Systems) mit technisch-physikalischen (Physical) Systemen führt zum Begriff der Cyber-Physical Systems. Die sich hier abzeichnende technologische Revolution hat das Potenzial, die „IT-Revolution“ des 20. Jahrhunderts in den Schatten zu stellen: Autos können durch In- und Intra-Car-Kommunikation autonom Unfälle vermeiden und die Sicherheit erhöhen, Automatisierungssysteme und Roboter können durch Vernetzung und adaptive und ko-

duction systems, building automation, innovative drive systems with energy recuperation, robotics and cognitive systems, energy management in smart grids, and complex communication systems. Research also focuses on laying methodical and technological foundations for these systems, through software and systems engineering, analysis, modelling, regulating and optimising complex dynamic systems, non-linear and distributed parametric multivariable control and soft sensors, sensor networks, complex microsystems, modelling and hardware description languages, development and automation of embedded systems, (opto) mechatronic systems, (intelligent) sensors, actuator technology, precision technology, and process measurement technology. The common factor of all these fields is the need to “think in systems”, whereby significant increases in reliability, efficiency, quality, and performance can be achieved compared to conventional systems by selectively using information and automation technology. This paradigm shift from developing at the component and subsystem level to the development of complex networked systems is still not yet taking place systematically, and thus opens up challenging research potential for the future in the field of method development, from modelling to analysis and verification to synthesis. Holistically developing the appropriate system, software, and hardware concepts will play a crucial role. The combination of networked computer systems (cyber systems) with technical and physical systems has led to the term cyber-physical systems. The looming technological revolution here has the potential to outshine the “IT revolution” of the 20th century: cars will be able to independently prevent accidents and increase safety through in and intra-car communication. Automation systems and robots, through networking and adaptive and cognitive methods, will become significantly more flexible, increasing productivity and resource efficiency. Energy Technologies and Energy Systems The field of energy technologies and energy systems deals with future questions about sustainable energy

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Abb. 7: Das Hochspannungslabor. Figure 7: The high-voltage lab.

gnitive Methoden weitaus flexibler werden, die Produktivität steigern und Ressourcen schonen. Energietechnologien und Energiesysteme Der Bereich Energietechnologien und Energiesysteme beschäftigt sich mit den Zukunftsfragen der nachhaltigen Energiebereitstellung und der effizienten Energienutzung. Er bietet ein attraktives inhaltliches Portfolio für Lehre und Forschung und wird dieses in den nächsten Jahren ambitioniert weiterentwickeln. Die Fokussierung liegt auf den Schwerpunkten Energie und Umwelt, Neue Stromnetze und Infrastruktur, Innovative elektrische Antriebe, Elektromobilität, Integration erneuerbarer Energien in die Energiesysteme, Informationsund Kommunikationstechnologien für Energiesysteme und Forcierung von Energieeffizienz- und Energiemanagement-Technologien. Sie bereitet das Feld für die Bewältigung künftiger Herausforderungen auf dem Energie- und Umweltsektor (Stichworte: Umbau des Energiesystems in ein nachhaltiges System, Smart Grids, effizientere Energieumwandlungstechnologien). Studierende dieses Fachs lernen, die theoretischen und technologischen Lösungsansätze für die sich hier stellenden Problematiken zu erforschen, weiterzuentwickeln und umzusetzen.

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supply and efficient energy usage. It offers an attractive content portfolio for teaching and research which will continue to develop rapidly in the coming years. Emphasis is being placed on the following focal points: energy and environment, new power grids and infrastructure, innovative electric drives, electric mobility, integration of renewable energy into the energy grids, information and communication technologies for energy systems, and accelerating energy efficiency and energy management technologies. It paves the way for overcoming future challenges in the energy and environmental sector (key words: converting the energy system into a sustainable system, smart grids, and efficient energy conversion technologies). Students of this subject learn to research, refine, and implement theoretical and technological approaches to these problems. The continued close cooperation with the TU Wien’s Energy and the Environment core research area and the collaboration in further developing these cross-faculty, interdisciplinary key topic are of central importance. A basic challenge in all these fields is the need for holistic “system thinking”, whereby significant increases in the technical efficiency and reliability of the entire energy system can be achieved by selectively using information technologies, integration, and strategic planning. Encouraging systems thinking to supplement component development opens up challenging future research potential in the field of methodology. Effective networking can increase productivity in a resource-efficient manner; for example, intelligently linking energy consumers and suppliers in future smart cities and supergrids has the potential to significantly reduce CO2 and other emissions. An Overview of Teaching at the Faculty In 2003/04, the Electrical Engineering and Information Technology degree programme was reorganised into the bachelor/master structure in compliance with the Bologna process. In 2011, the student entrance and orientation phase (STEOP) was implemented as part of the ETIT bachelor’s degree programme.

Von zentraler Bedeutung ist dabei die weitere enge Kooperation mit dem Forschungsschwerpunkt Energy and Environment der TU Wien und die Mitarbeit bei der Weiterentwicklung dieses fakultätsübergreifenden, interdisziplinären Schlüsselthemas. Eine grundsätzliche Herausforderung ist dabei der Anspruch eines ganzheitlichen „Systemdenkens“, wobei durch gezielten Einsatz von Informationstechnik, Inte­ gration und strategische Planung eine signifikante Steigerung der technischen Effizienz und der Zuverlässigkeit des gesamten Energiesystems erzielt werden kann. Die Forcierung des Systemdenkens als Ergänzung zur Komponentenentwicklung eröffnet im Bereich der Methoden ein herausforderndes Forschungspotenzial für die Zukunft. Durch Vernetzung kann die Produktivität ressourcenschonend gesteigert werden, und die intelligente

Abb. 8: Welcome Day an der Fakultät ETIT. Figure 8: Welcome Day at the ETIT faculty.

The course content consists of: •• Electrical Engineering and Information Technology bachelor’s degree programme (3 years, 180 ECTS). After completing the bachelor’s programme, one of four master’s degree programmes can be selected (nominal length of study 2 years each, 120 ECTS): •• Master’s Programme in Energy and Automation Technology •• Master’s Programme in Telecommunications •• Master’s Programme in Embedded Systems

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Vernetzung von Energieverbrauchern und -erzeugern in zukünftigen Smart Cities und Supergrids hat das Potenzial, den CO2-Ausstoß und andere Emissionen signifikant zu reduzieren. Überblick über die Lehre an der Fakultät Das Studium der Elektrotechnik und Informationstechnik wurde konform zum Bologna-Prozess mit dem Studienjahr 2003/04 auf die Bachelor-/Masterstruktur umgestellt. 2011 wurde die Studieneingangs- und Orientierungsphase (STEOP) in das Bachelorstudium ETIT implementiert. Das Studienangebot besteht aus: •• einem Bachelorstudium Elektrotechnik und Informationstechnik (3 Jahre, 180 ECTS-Punkte). Nach Abschluss des Bachelorstudiums kann eines von vier darauf aufbauenden Masterstudien gewählt werden (Nominalstudiendauer jeweils 2 Jahre, 120 ECTS-Punkte): •• Masterstudium Energie- und Automatisierungstechnik •• Masterstudium Telecommunications •• Masterstudium Embedded Systems •• Masterstudium Mikroelektronik und Photonik Zusätzlich stehen die fakultätsübergreifenden Masterstudien Biomedical Engineering und Materialwissenschaft zur Auswahl. Zu einigen dieser Masterstudien ist der Zugang innerhalb der TU Wien auch mit anderen Bachelorabschlüssen ohne zusätzliche Auflagen möglich. Bei externen Bachelorabschlüssen können teilweise zusätzliche Auflagen erforderlich sein.

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•• Master’s Programme in Microelectronics and Photonics Furthermore, there are also two cross-faculty master’s degree programs, Biomedical Engineering and Materials Science. Some master’s degree programmes may be accessed with other (TU Wien) bachelor’s degrees, sometimes with additional requirements.

Kerstin Schneider-Hornstein, Holger Arthaber, Eugenijus Kaniusas, Helmut Pfützner, Georgi Shilyashki, Peter Schönhuber, Horst Zimmermann

INSTITUTE OF ELECTRODYNAMICS, MICROWAVE AND CIRCUIT ENGINEERING INSTITUTE OF ELECTRODYNAMICS, MICROWAVE AND CIRCUIT ENGINEERING Auf den ersten Blick hat unser Institut wohl nur den Elektromagnetismus gemeinsam, wenn man jedoch genauer hinsieht, bemerkt man, dass die Schwerpunkte Mikroelektronik/Nanoelektronik, IKT, Photonik und Sensorik bearbeitet werden.

At first glance, our institute appears to have nothing more than electromagnetism in common, but if you look more closely, you’ll notice that work is being done on topics in microelectronics, nano­ electronics, ICT, photonics, and sensor technology.

Das Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering (EMCE) beschäftigt sich in grundlagen- und anwendungsorientierter Forschung mit der Berechnung elektromagnetischer Felder, mit Mikrowellentechnik im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologien, mit der Entwicklung und Realisierung von analogen, mixed-signal und optoelektronischen Schaltungen und mit Sensorik in Medizin und Biologie. Auf diesen Gebieten sind vier Forschungsgruppen aktiv:

The Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering (EMCE) is involved in basic and applied research on the computation of electromagnetic fields, on microwave technology in the field of information and communication technologies, the development and production of analogue, mixed-signal and optoelectronic circuits, and on sensors for use in medicine and biology. Four research units are working on these areas: •• Microwave Engineering (Head: Holger Arthaber) •• Circuit Design (Head: Horst Zimmermann) •• Biosensors (Head: Eugenijus Kaniusas) •• Magnetics (Head: Adalbert Prechtl)

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Mikrowellentechnik (Leiter: Holger Arthaber) Schaltungstechnik (Leiter: Horst Zimmermann) Biosensorik (Leiter: Eugenijus Kaniusas) Technischer Magnetismus (Leiter: Adalbert Prechtl)

Die Arbeitsgruppe Mikrowellentechnik ist in das Masterstudium Telecommunications eingebunden und setzt in ihrer Forschungstätigkeit mehrere Schwerpunkte. Vom Schaltungsentwurf hochlinearer Mikrowellenleistungsverstärker mit geringem Energieverbrauch ausgehend, fokussiert die aktuelle Forschung vorrangig auf die dafür erforderlichen Messsysteme. Ergänzt wird dies durch Beschreibungsverfahren nichtlinearer Bauelemente und Baugruppen, Load-Pull-Systeme sowie Schaltungs- und Signalverarbeitungskonzepte für binär angesteuerte Mi-

The Research Group for Microwave Engineering is integrated into the master’s programme in Telecommunications, and has a number of set research priorities. Starting from the design of circuits for highly linear, energy-efficient microwave power amplifiers, current research focuses primarily on the measuring systems they need. Added to this are formal descriptive methods for non-linear components and modules, load-pull systems, and circuit and signal processing design for binary controlled microwave amplifiers. Further areas of research include the increasing fusion of radio frequency and dig-

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krowellenverstärker. Die zunehmende Verschmelzung von Hochfrequenz- und Digitaltechnik findet sich in zusätzlichen Forschungsthemen wie der digitalen Linearisierung sowie in der Echtzeitlokalisierung von Funksystemen. Die Vielzahl geförderter Forschungsprojekte und langjähriger Industriekooperationen unterstreicht die Qualität der Forschung in weiteren aktuellen Themenfeldern wie Scanning Microwave Microscopy, berührungslose anisotrope Materialcharakterisierung, Mikrowellen­ strukturen auf Leiterplatten bis 110 GHz, Radio Frequency Identification und robuste Luftfahrt-Kommunikationssysteme. Die Arbeitsgruppe Schaltungstechnik beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Charakterisierung von Mikrochips. Dabei bestehen zwei wesentliche Forschungsschwerpunkte: einerseits analoge integrierte Schaltungen und andererseits optoelektronische integrierte Schaltungen. Im Bereich der analogen integrierten Schaltungen geht es um die Integration von analogen Schaltungsblöcken, z. B. Operationsverstärker, Komparatoren, Mixer oder Filter, in neuesten Nanometer-CMOS-Technologien. Durch die fortschreitende Miniaturisierung der Technologie sinken die möglichen Versorgungsspannungen und die Eigenschaften der Bauelemente entfernen sich immer mehr von denen idealer Bauteile. Diese Randbe-

Abb.  1: Hochlinearer Flugdatenfunksender mit 230 W Spitzenleistung Figure 1: High-linearity flight data transmitters with 230 W peak power. Abb. 2: 12-GHz-Messsystem zur Messung anisotroper Materialen Figure 2: 12 GHz measurement system for measuring anisotropic materials.

ital technology, digital linearization, and the real-time localisation of radio systems. The variety of sponsored research projects and longterm industrial partnerships underscores the quality of work in many other areas of current research, such as scanning microwave microscopy, contactless anisotropic materials characterisation, microwave patterns on printed circuit boards up to 110 GHz, radio frequency identification, and robust aviation communication systems. The Research Group for Circuit Design works on the design and characterisation of microchips. This involves two main areas of research: analogue integrated circuits and optoelectronic integrated circuits. Analogue integrated circuitry has to do with the integration of analogue circuit blocks, such as operational amplifiers, comparators, mixers or filters, and in the latest nanometre CMOS technologies. The progressive miniaturisation of technology reduces the potential supply voltages and the properties of the components become even more removed from that of an ideal component. These constraints pose enormous challenges, which are met with new concepts and innovative ideas.

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Abb. 3: Optolabor Figure 3: Optics laboratory.

dingungen stellen große schaltungstechnische Herausforderungen dar, die mit neuen Konzepten und innovativen Ideen bearbeitet werden. Der zweite Forschungsschwerpunkt, optoelektronische integrierte Schaltungen, beschäftigt sich mit der Integration optoelektronischer Bauteile in CMOS­ (Com­ plementary Metal Oxide Semiconductor)- und BiCMOS-Siliziumtechnologien. Neben den fotoempfindlichen Bauelementen wie PIN-Photodioden oder Avalanche-Photodioden werden auch ganze Systeme mit rauscharmen, integrierten Empfängern und nachfolgender Signalverarbeitung entworfen, wie zum Beispiel optische Abstandssensoren und optische Freiraumübertragungssysteme. Beide Arbeitsbereiche erfordern neben dem Entwurf auch die Charakterisierung der realisierten Mikrochips, die im eigenen Labor durchgeführt wird. Mittlerweile sind bereits sechs Sachbücher zu den Themen optoelektronische Integration und integrierte analoge Schaltungen in Nanometer-CMOS-Technologien entstanden. Die Forschung der Arbeitsgruppe Biosensorik erstreckt sich von der Point-of-Care-Sensorik und -Dia­ gnostik, gekoppelt mit einer weitgehenden Analyse von biomedizinischen Signalen und Systemen, bis hin zur Detektion von Mikroorganismen. Die Expertise umfasst elektrische Biosignale (z.  B. elektrische Feldplethysmographie zur multiparametrischen Diagnostik sowie elek-

Abb. 4: Optischer Emfpängerchip Figure 4: Optical receiver chip.

The second focus is on optoelectronic integrated circuits and addresses the integration of optoelectronic components in silicon technologies – CMOS, or Complementary Metal Oxide Semiconductors, and BiCMOS. In addition to photosensitive devices like PIN photodiodes and avalanche photodiodes, entire systems are being designed with integrated low-noise receivers and successive signal processing, such as optical distance sensors and optical free-space communication systems. In addition to design, both research areas require the characterisation of microchips, which is performed in the unit’s own laboratory. In the meantime, six authoritative volumes have been written on the topics of optoelectronic integration and integrated analogue circuits in nanometre CMOS. The work of the Research Group for Biosensors ranges from point-of-care sensors and diagnostics, coupled with the comprehensive analysis of biomedical signals and systems, up to the detection of microorganisms. Expertise includes electric bio-signals (such as electric field plethysmography for multiparametric diagnostics and electric stimulation of the vagus nerve for wound healing), acoustic bio-signals (analysis of snoring sounds for apnoea detection) and mechanical bio-signals (diagnos-

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Abb. 5: Tragbare Sensorik. Figure 5: Mobile sensors. Abb. 6: Inspirieren durch Lehren Figure 6: Inspiring through teaching. Abb. 7: Hautkrümmung im Augenbereich Figure 7: Skin curvature around the eyes.

trische Stimulation des Vagusnervs zur Wundheilung), akustische Biosignale (Analyse von Schnarchgeräuschen zur Apnoedetektion), mechanische Biosignale (diagnostischer Hautkrümmungssensor), wie auch optische Biosignale. Tauchphysiologie, Herzratenvariabilitätsanalyse und Fitnesserfassung sind weitere Themen. Die Arbeitsgruppe ist stark in der grundlegenden und angewandten Lehre des Masterstudiums Biomedical Engineering an der TU Wien sowie in dessen Koordination vertreten. Einschlägige Bücher wie Angewandte Biophysik und Biomedical Signals and Sensors I (II) sind in der Arbeitsgruppe entstanden und dienen als fundierte Grundlage der angebotenen Lehrveranstaltungen. Traditioneller Schwerpunkt der Arbeitsgruppe Technischer Magnetismus sind experimentelle Analysen weichmagnetischer Materialien. Einerseits handelt es sich um polykristalline Silizium/Eisen-Laminate, wie sie für Transformatorenkerne verwendet werden. Oberflächenbehandlungen durch Stress Coating und Laser Scribing zur

tic skin curvature sensors), as well as optical bio-signals. Other topics include diving physiology, heart rate variability analysis, and fitness detection. The research group maintains a strong presence throughout the fundamental courses and practical applications within the master’s programme in Biomedical Engineering at the TU Wien and its coordination. Key textbooks such as Applied Biophysics and Biomedical Signals and Sensors I and II emerged from this work, and form a solid foundation for the courses being offered. The traditional focus of the Research Group for Magnetics is the experimental analysis of soft magnetic materials. Part of this involves polycrystalline silicon/iron laminates, and their use in transformer cores. Domain-refining surface treatments using stress coating and laser scribing have made them high-tech products. Current research projects concentrate on rotating magnetisation and the three-dimensional behaviour of materials. Ener-

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Abb.  8 : Domänenstruktur bei Einwirken rotierender Magnetisierung, die zu Anstiegen von Verlusten und magnetostriktiven Schwingungen führt. Figure 8: Domain pattern affected by rotating magnetisation, which leads to loss increase and magnetostrictive vibrations.

Domänenverfeinerung haben sie zu Hightech-Produkten gemacht. Die aktuellen Forschungen konzentrieren sich auf sogenannte Rotierende Magnetisierung bzw. auf das dreidimensionale Verhalten der Materialien. Untersucht werden Energieverluste und Magnetostriktion, bei theoretischer Deutung durch Analysen der Domänen. In enger Kooperation mit den weltweit größten Erzeugern von Großtransformatoren werden kompakte Modellkerne bezüglich ihres dreidimensionalen Magne­ tisierungsverhaltens untersucht – zum Teil auf vollautomatischem Wege durch räumliche Abtastung durch verschiedenartige Sensoren. Schwerpunkt ist die Interaktion der vielen Kernpakete, nicht zuletzt bezüglich der weltweit laufenden Bemühungen um energetische Einsparungen und Verringerung der akustischen Umweltbelastung. Ein dritter Schwerpunkt der Arbeitsgruppe sind Anwendungen von amorphen Materialien, sogenannten Magnetischen Gläsern. Ihre geringe Dicke wird zur Entwicklung einer neuartigen Gruppe von nur einem zehntel Millimeter dicken Sensoren genutzt. Einerseits dienen sie magnetischen Analysen, andererseits der Erfassung physiologischer Messgrößen wie Atmungstätigkeit und Herztätigkeit. Aktuell wird versucht, derartige Sensoren mittels spezifisch modifiziertem 3-D-Druck auf vollautomatische Weise herzustellen.

Abb.  9: Domänenanalyse mittels quasi-dynamischer Kerreffektmethode an einer dreidimensional magnetisierten Probe. Figure 9: Domain analysis using a quasi-dynamic Kerr effect method on a three-dimensional magnetised probe.

gy loss and magnetostriction are examined through domain analysis and theoretical interpretation. Working closely with the world’s leading producers of large transformers, the three-dimensional magnetisation behaviour of compact model cores is studied – often with fully automated methods and using various types of sensors. The focus is on the interaction of the many core packages, with an eye on ongoing international efforts to conserve energy and reduce noise pollution. A third focus of the research group comprises applications of amorphous materials. Their minimal thickness is used to develop a new type of sensor family that is only one-tenth of a millimetre thick. These are used in magnetic analysis as well as for recording physiological parameters such as respiration and heart rate. Ways to manufacture such sensors using fully automated, specially modified 3-D printers are currently being explored.

Infrastruktur Infrastructure Die Arbeitsgruppe Mikrowellentechnik verfügt über ein modern ausgestattetes Mikrowellenlabor bis 67 GHz. Die Messmöglichkeiten umfassen Spektral- und Vektornetz-

The Research Group for Microwave Engineering has a modern and well-equipped laboratory for microwaves up

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werkanalyse (linear/nichtlinear), Signalanalyse/Signalintegrität, Störfestigkeit (EMV), Harmonische Load-Pull-Systeme bis hin zu Antennenmessungen. Ergänzt wird dies durch eine Vielzahl von Mikrowellensimulatoren, insbesondere EM-Feldsimulatoren. Das Optolabor der Arbeitsgruppe Schaltungstechnik bietet die Möglichkeit, optoelektronische Bauelemente und auch ganze optoelektronische Empfänger zu charakterisieren. Es stehen hierfür ein halbautomatischer Waferprober, optische Messquellen in diversen Wellenlängen von Infrarot bis Blau, optische Leistungsmesser, ein Bitfehler-Messplatz bis 40 Gb/s, Netzwerk- und Spektrumanalysatoren, ein digitales Sampling-Oszilloskop (60 GHz) sowie ein Single-Shot-Oszilloskop (40 GS/s) zur Verfügung. Für das Design der Mikrochips wird für Schaltungssimulationen die Design-Software Cadence und für Bauteilsimulationen das Advanced TCAD Package von Synopsys für 2-D-und 3-D-Simulationen verwendet. Die Arbeitsgruppe Biosensorik verfügt über ein Labor zur Impedanzmessung im biologischen Gewebe, ein weiteres Labor zur Sensor- und Geräteherstellung und zwei Labors zur Durchführung von physiologischen Experimenten am Menschen. Eine Vielzahl von homöostatischen und kardiorespiratorischen Variablen kann mittels passiver und aktiver Verfahren auf Basis elektrischer, optischer, akustischer und mechanischer Biosignale erfasst werden. Die Arbeitsgruppe Technischer Magnetismus verfügt über ein Labor zur äußerst vielfältigen Untersuchung weichmagnetischer Materialien und Komponenten, wie Maschinenkerne oder Sensoren. Spezifische Messplätze betreffen einen Hochleistungsmagneten, einen Rotational Single Sheet Tester zur Erfassung von Energieverlusten, Magnetostriktion und Domänen sowie eine hochauflösende Abtastkammer zur dreidimensionalen Registrierung von magnetischen Feldern, Temperaturverteilungen oder auch Geräuschen.

to 67 GHz. Its measuring capacity encompasses spectral and vector network analysis (linear and non-linear), signal analysis and signal integrity, interference immunity (EMC), harmonic load-pull systems, and antenna measurements. Added to this are a number of microwave simulators, in particular EM field simulators. The Opto Lab of the Research Group for Circuit Design makes it possible to characterise optoelectronic components as well as entire optoelectronic receiver units. For this purpose, a semi-automatic wafer prober, optical measuring sources at various wavelengths ranging from infrared to blue, optical power metres, a bit error testing station for up to 40 Gb/s, network and spectrum analysers, a digital sampling oscilloscope (60 GHz), and a single-shot oscilloscope (40 GS/s) are available. In the design of microchips, Cadence design software is used for circuit simulations, and the Advanced TCAD Package by Synopsys is used for 2D and 3D simulations in component simulations. The Research Group for Biosensors has a lab for measuring the impedance of biological tissue, another for manufacturing sensors and devices, and two laboratories for conducting human physiological experiments. A variety of homeostatic and cardiorespiratory variables may be compiled passively and actively using electrical, optical, acoustic, and mechanical bio-signals. The Research Group for Magnetics has a laboratory for the highly diverse study of soft magnetic materials and components, such as machine cores and sensors. Dedicated measuring stations are designed for high-performance magnets, a rotational single sheet tester to detect energy losses, magnetostriction, domains, and a high-resolution 3-dimensional scanning chamber for registering magnetic fields, temperature distributions, and even sounds. Teaching

Lehre In der Lehre betreut das Institut grundlegende Lehrveranstaltungen im Bachelorstudium Elektrotechnik und

In teaching, the institute administers basic courses in the bachelor’s programme in Electrical Engineering and Information Technology. Lectures and assignments in

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Informationstechnik. Vorlesungen und Übungen aus Elektrotechnik 1 und 2, die Vorlesungsübungen Elektrodynamik, Signal- und Systemtechnik und Schaltungstechnik werden vom EMCE abgehalten. In den Masterstudien Energie- und Automatisierungstechnik, Telekommunications, Computertechnik und Mikroelektronik und Photonik bietet das Institut eine Reihe von Vorlesungen und Laborübungen in den Bereichen analoge integrierte und optoelektronischer Schaltungstechnik und Hochfrequenztechnik an sowie biomedizinische Lehrveranstaltungen und praktische Übungen für das Masterstudium Biomedical Engineering.

Electrical Engineering 1 and 2, course assignments in electrodynamics, signal and system technology, and circuit technology are given by the EMCE. In the master’s programmes for Energy and Automation Technologies, Telecommunications, Computer Technology, Micro­ electronics, and Photonics, the institute offers a series of lectures and laboratory assignments in the fields of analogue integrated and optoelectronic circuit design, high-frequency engineering, and biomedical courses and practical exercises for the master’s programme in Biomedical Engineering.

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Tibor Grasser, Erasmus Langer, Siegfried Selberherr

INSTITUT FÜR MIKROELEKTRONIK INSTITUTE FOR MICROELECTRONICS Die Forschungsschwerpunkte des Instituts für Mikroelektronik (IµE) sind die Modellierung und Simulation moderner Halbleiterbauelemente, Herstellungsprozesse, Verdrahtungsstrukturen sowie deren Zuverlässigkeit. Seit seiner Gründung im Jahre 1988 arbeitet das Institut für Mikroelektronik (IµE) an Themen rund um die Simulation von mikro- und nanoelektronischen Bauelementen im Spitzenfeld der internationalen Forschung, sowohl in grundlagen- als auch anwendungsorientierten Bereichen. Während in der Anfangszeit des IµE die Themenbereiche stark von der Standard-Silizium-Technologie geprägt waren, hat sich der Themenkanon in den letzten Jahren stark verbreitert. Dies war im Wesentlichen durch die immer weiter fortschreitende Miniaturisierung stimuliert, in deren Zuge zahlreiche neue Material- und Bauelementoptionen erforscht und modelliert werden konnten. Aufgrund der stark gewachsenen Komplexität der Herausforderungen ist für theoretische Untersuchungen in der Regel der Einsatz hochoptimierter Computerprogramme notwendig. Diese sogenannten Technology-Computer-Aided-Design(TCAD)-Werkzeuge werden am IµE seit seiner Gründung entwickelt und interessierten Kolleginnen und Kollegen weltweit zur Verfügung gestellt. Diese Computerprogramme erlauben mittlerweile nicht nur die Beschreibung von konventionellen Silizium-MOS-Transistoren, Tri-gate- und planaren Nanotransistoren, sondern auch diverser Bauformen von Transistoren basierend auf III-V-Halbleitern, Quantenpunkten, resonanten Tunneldioden und Quantenkaskadenlasern und -detektoren. Des Weiteren wurde in den letzten Jahren im Rahmen eines ERC Advanced Grants begonnen, das Verhalten von Spin-basierten Bauelementen, welche spannende Perspektiven für neuartige

The core research areas of the Institute for Microelectronics (IµE) include the modelling and simulation of modern semiconductor devices, production processes, interconnects, and their reliability. Since its founding in 1988, the Institute for Microelectronics (IµE) has been a leader in international research, working on topics regarding the simulation of micro and nanoelectronic components, both in basic and application-oriented fields. While the subject areas were strongly influenced by standard silicon technology during the early days of the IµE, the canon of topics has been considerably expanded recently. It was thoroughly stimulated by ever-progressing miniaturisation, during the course of which numerous new materials and component options were researched and modelled. Due to the stark increase in the complexity of the challenges, highly-optimised computer programmes are generally required for theoretical experiments. These technology computer-aided design (TCAD) tools have been developed at the IµE since its founding, and are provided to interested colleagues worldwide. Currently, these computer programmes not only allow for the characterisation of conventional silicon MOS transistors, trigate, and planar nanotransistors, but also many different types of transistors based on III-V semiconductors, quantum dots, resonant tunnel diodes, and quantum cascade lasers and detectors. Furthermore, as part of an ERC Advanced Grant, work began on recording and modelling the behaviour of spin-based components, which offer exciting perspectives for new logic components and non-volatile memory. The development of new components with two-dimensional materials was a particularly hot topic even before the 2010 Nobel Prize was awarded to Novoselov and Geim for researching

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Logikbauelemente und nichtflüchtige Speicher bieten, zu erfassen und zu modellieren. Ein besonders heißes Thema nicht nur seit der Verleihung des Nobelpreises 2010 an Novoselov und Geim für die Erforschung des Feldeffekts in Graphen ist die Entwicklung von neuartigen Bauelementen mit zweidimensionalen Materialien. Aufgrund der großen Anzahl verschiedener Materialien, allesamt mit hochinteressanten Eigenschaften und einer beinahe beliebigen Kombinierbarkeit, sind für die nächsten Jahre noch viele spannende Aktivitäten zu erwarten. Die Entwicklung von effizienten Softwarewerkzeugen für die Berechnung der elektrischen und thermischen Eigenschaften all dieser Bauelemente ist mit zahlreichen Fragestellungen konfrontiert und wird für die nächste Zukunft ein spannendes Betätigungsfeld bleiben. Für alle diese Bauelementtechnologien gilt, dass sie immer weiter ausgereizt und an ihre physikalischen Grenzen getrieben werden, wodurch ihre Zuverlässigkeit im Betrieb unter Umständen nicht mehr gewährleistet werden kann. Gerade die Beantwortung dieser Fragestellung durch theoretische Methoden ist aufgrund der zahlreichen Unbekannten ohne eine erstklassige experimentelle Unterstützung nicht möglich, weshalb in den letzten Jahren eine entsprechende Infrastruktur für hochgenaue und ultraschnelle Messungen aufgebaut wurde. Die am IµE erzielten Erkenntnisse werden systematisch in einschlägigen wissenschaftlichen Journalen und bei relevanten Tagungen publiziert und zusätzlich, soweit möglich, mit Patenten abgesichert. Ladungsträger- und Wärmetransport in Halbleiterbauelementen Moderne Halbleiterbauelemente sind mittlerweile so klein beziehungsweise bestehen aus so dünnen Schichten, dass Quanteneffekte im Ladungsträger- und Wärmetransport immer wichtiger werden. Dies gilt sowohl für die akkurate Beschreibung nanoelektronischer Bauelemente, Bauelemente aus 2D-Materialien, als auch z.  B. für thermoelektrische Konverter. Reine Quantenmodelle sind jedoch numerisch sehr aufwendig zu lösen, was de-

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the field effect in graphene. Due to the large amount of different materials, all of which possess highly-interesting characteristics and can be combined in virtually any manner, many exciting developments can be expected in the coming years. Developing efficient software tools for calculating the electric and thermal characteristics of all these components poses numerous questions and will remain an exciting field of activity in the immediate future. All of these technologies continue to be expanded and pushed to their physical limits, which is why their operational reliability may, in some cases, no longer be guaranteed. Due to the numerous unknown factors, this question cannot be answered using theoretical methods without first-rate experimental support, which is why the infrastructure necessary for high-precision and ultra-fast measurements has been built up in recent years. The knowledge obtained at the IµE is systematically published in the relevant scientific journals, presented at important symposia and, when possible, also patented as well. Charge Carriers and Heat Exchange in Semiconductor Devices Modern semiconductor devices are now so small or made of such thin layers that quantum effects in charge carriers and heat exchange are becoming increasingly important. This applies to the accurate description of nanoelectronic components, to components made of 2D materials, and to thermoelectric converters as well, for instance. However, numerically solving pure quantum models is very laborious, which often limits their practical application. At the IµE, models that represent a good compromise of precision and computation time are currently being developed for various application fields. The electronic and phononic band structures are first calculated as a basis for these models, whereby either a continuums or an atomistic model is used, depending on the scale of the problem. Electronic and thermal transport characteristics are calculated whenever possi-

ren praktischen Einsatz oft einschränkt. Derzeit werden am IµE aktiv Modelle entwickelt, die einen guten Kompromiss aus Genauigkeit und Rechenzeit für den jeweiligen Einsatzbereich darstellen. Als Grundlage zu diesen Modellen werden zuerst die elektronischen und phononischen Bandstrukturen berechnet, wobei abhängig von der Längenskala des Problems entweder Kontinuumsmodelle oder atomistische Modelle verwendet werden. Die elektronischen und thermischen Transporteigenschaften werden, wenn möglich, semiklassisch durch die Boltzmann-Gleichung oder quantenmechanisch mittels Nichtgleichgewichts-Greens-Funktionen berechnet. Beides ist auch für heutige Hochleistungscomputer eine große Herausforderung und erfordert hocheffiziente Computerwerkzeuge. Ziel dieses Arbeitsschwerpunktes ist es, den Entwurf nanoelektronischer Bauelemente und thermoelektrischer Nanostrukturen zu unterstützen und Möglichkeiten zu deren Optimierung aufzuzeigen. Besonders ausgereifte Werkzeuge werden in Kooperation mit dem TU Wien Spin-off Global TCAD Solutions für industrielle Anwendungen verfeinert. Spin-basierte Elektronik: Spintronik Für neuartige Logikbauelemente und nichtflüchtige Speicher steht der Elektronenspin als Alternative zur bis heute genutzten Elektronenladung im Fokus der Forschungstätigkeit. Als Material ist Silizium aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften bestens geeignet und neue Bauelemente können damit relativ einfach in der heute etablierten CMOS-Technologie verwirklicht werden, wie jüngste Untersuchungen beeindruckend bestätigen. Um diese Forschungsergebnisse in der Industrie einsetzen zu können, müssen sie in existierende TCAD-Programme implementiert werden. Daher wird am IµE eine Simulationsumgebung für Spin-basierte Bauelemente entwickelt, die mit präzisen mikroskopischen Modellen ausgestattet ist. Damit werden besonders wichtige Fragestellungen, wie die Erhöhung der Spin-Lebensdauer, die Spin-Bahn-Wechselwirkung und die Reduzierung des Energieverbrauchs untersucht.

Abb. 1: Der am IµE entwickelte Vienna Schrödinger-Poisson Solver (VSP) ist in der Lage, das Elektronendichtespektrum in einem Dünnschicht-Silicon-On-Insulator-Feldeffekttransistor zu berechnen. Figure 1: Developed at the IµE, the Vienna Schrödinger Poisson (VSP) solver is able to calculate the electron density spectrum in a thin-layered silicon-on-insulator field effect transistor.

ble using the Boltzmann equation or quantum mechanics using non-equilibrium Green’s functions. Both these methods pose a considerable challenge to even today’s high-performance computers, and require highly efficient computing tools. The focus of this work is to support the development of nanoelectronic components and thermoelectric nanostructures, and to demonstrate ways in which they can be optimised. Highly-sophisticated tools are refined for industrial applications in collaboration with the TU Wien spin-off, Global TCAD Solutions. Spin-Based Electronics: Spintronics Electron spin, an alternative to the conventional electroncharge-based approaches for new logic and non-volatile memory devices, is at the focus of this research activity. As a material, silicon is highly suited due to its physical characteristics, and new components made with it can be implemented relatively easily into well-established CMOS technology, as recent experiments have impressively confirmed. In order for them to be used in the industry, these research findings must be implemented in

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Abb. 2: Siegfried Selberherr Figure 2: Siegfried Selberherr

Spintronik ergänzt somit die Möglichkeiten der modernen Mikroelektronik, sodass die elektronischen Systeme der Zukunft für viele Lebensbereiche eine Reihe von Verbesserungen bringen werden. Siegfried Selberherr studierte Elektrotechnik an der TU Wien: 1978 war er Diplom-Ingenieur, 1981 Doktor der technischen Wissenschaften und bereits 1984 erfolgte die Habilitation zum Dozenten. Nach Aufenthalten in den USA, als Gastwissenschaftler in den Bell-Laboratorien, kehrte Siegfried Selberherr an die TU Wien zurück und wurde 1988 als Ordinarius für Softwaretechnologie für Mikroelektroniksysteme berufen. Von 1998 bis 2005 stand er der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik als Dekan vor. Siegfried Selberherr ist Träger zahlreicher Auszeichnungen (u.  a. des Ehrendoktorats der Universität Niš, des Großen Ehrenzeichens für Verdienste um die Republik Österreich, des Silbernen Komturkreuzes für Verdienste um das Land Niederösterreich, der Marin-Drinov-Medaille der Bulgarischen Akademie der Wissenschaften), seit 1993 ist er IEEE-Fellow. Für das Projekt „Modeling Silicon Spintronics“ wurde Siegfried Selberherr mit dem ERC Advanced Grant ausgezeichnet. Zuverlässigkeit Da mikroelektronische Bauelemente aus Gründen der Kostenersparnis und der Leistungssteigerung nicht nur

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existing TCAD programmes. This is why the IµE is developing a simulation environment equipped with precise, microscopic models for spin-based components. It will be used to examine particularly important questions, such as increasing spin lifespan, spin-orbit coupling effects, and reducing energy consumption. Spintronics expands the possibilities of modern microelectronics, which will allow future electronics systems to bring about an array of improvements in many facets of life. Siegfried Selberherr studied Electrical Engineering at the TU Wien. In 1978, he became a Diplomingenieur (graduate engineer), in 1981 Doctor of Technical Sci­ ences, and habilitated in 1984, becoming an Associate Professor. After staying in the USA as a guest scientist at Bell Laboratories, Selberherr returned to the TU Wien and was appointed Full Professor for Software Technology for Microelectronics Systems in 1988. He was Dean of the Faculty of Electrical Engineering and IT from 1998 to 2005. Selberherr is the recipient of numerous awards (an Honorary Doctorate from the University of Niš, the Grand Decoration of Honour for Services to the Republic of Austria, the Silver Commander’s Cross for Services to the State of Lower Austria, the Marin Drinov Medal from the Bulgarian Academy of Sciences, and many others). He has been an IEEE fellow since 1993. Selberherr was awarded the ERC Advanced Grant for his project, “Modeling Silicon Spintronics”. Reliability Due to the fact that microelectronic components are not only being made smaller and smaller in order to save costs and enhance performance, but are also being driven closer and closer to their carrying capacity, error rates are increasing during operation. When it comes to MOS transistors, this is mainly due to the fact that defects are created and charged in certain sensitive locations, which decreases performance. Similar reliability problems surface when implementing modern 3D-ICs using new interconnects such as through-silicon vias (TSV) and

immer weiter verkleinert, sondern auch immer näher an ihre Belastbarkeitsgrenzen getrieben werden, erhöht sich die Fehleranfälligkeit im Betrieb. Bei MOS-Transistoren liegt dies vor allem daran, dass an bestimmten empfindlichen Stellen Defekte erzeugt und geladen werden, wodurch das Bauelementverhalten verschlechtert wird. Ähnliche Zuverlässigkeitsprobleme treten bei der Realisierung von modernen 3D-ICs in neuen Verdrahtungsstrukturen wie Through-Silicon-Vias (TSV) und Solder Joints/Micro-Bumps auf. Die dahinterliegenden Degradationsprozesse sind heute auch in ausgereiften Technologien noch immer nicht hinreichend genau verstanden und Vorhersagen bezüglich der Lebensdauer dementsprechend schwierig. All diese Zuverlässigkeits­ aspekte werden durch die Einführung immer neuer Materialien erschwert, da eine genaue Erforschung der Materialeigenschaften sehr zeitaufwändig ist. Um nun ein Fehlverhalten innerhalb einer praktikablen Zeit zu provozieren, werden die zu testenden Bauelemente und Strukturen extremen Stressbedingungen ausgesetzt. Mit Hilfe von theoretischen Modellen können aus diesen Experimenten Lebensdauern unter relevanten Bedingungen extrapoliert werden. Das IµE ist eine der weltweit führenden Forschungsstätten in der Entwicklung solcher Modelle, wobei zahlreiche experimentelle und theoretische Methoden, von Ab-initio- bis zu konventionellen TCAD-Werkzeugen, zur Anwendung kommen. Scientific Computing Für die oben beschriebenen Themenbereiche werden am IµE seit Jahrzehnten quelloffene wissenschaftliche Software-Werkzeuge entwickelt, wodurch Forschungsgruppen aus der ganzen Welt auf direktem Weg auf den erzielten Forschungsergebnissen aufbauen können. Als Antwort auf die Herausforderungen der Entwicklung von Software für aktuelle, parallele Rechenarchitekturen wurden die freien und quelloffenen Vienna*-Programmpakete ins Leben gerufen, die an die internationalen Erfolge der MINIMOS-Simulatoren anschließen sollen. Dies geschieht mit Hilfe zahlreicher Module wie z. B. ViennaMesh

Abb. 3: Die Wasserstoffbrücke als möglicher Defekt in SiO2 zur Erklärung wichtiger Degradationseffekte. Figure 3: The hydrogen bridge, a possible defect in SiO2 that would explain important degradation effects.

solder joints/micro-bumps. The underlying degradation processes are still not sufficiently and precisely understood today, even in mature technologies, and lifecycle predictions are accordingly difficult. These aspects of reliability are aggravated by the introduction of newer and newer materials, since conducting precise research on material characteristics is very time-consuming. In order to provoke a malfunction within a practical time period, the components and structures being tested must be exposed to extreme stress conditions. Theoretical models must then be used to extrapolate lifetimes at relevant conditions. The IµE is one of the leading research institutions worldwide when it comes to developing such models using numerous experimental and theoretical methods, from ab-initio to conventional TCAD tools. Scientific Computing The IµE has been developing open source software tools in the aforementioned topic areas for decades. Research groups from all over the world can build directly on these research findings using the releases put into the public domain. In response to the challenges of developing software for today’s parallel computing architectures, the free and open source Vienna* software

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und ViennaGrid für die Erzeugung von qualitativ hochwertigen Drahtgittermodellen, ­ ViennaCL zur ­ Nutzung moderner High-End-Grafikkarten für wissen­ schaftliche Berechnungen sowie der Simulatoren ViennaMini, ViennaSHE und ViennaWD. Alle diese Programmpakete sind für jeden interessierten Benutzer über die Simulationsplattform ViennaMOS frei zugänglich. Um die notwendige Rechenleistung abzudecken, unterhält das IµE einen Hochleistungsrechnerverbund sowie mit High-End-Grafikkarten ausgestattete Arbeitsplätze, die den zusätzlich verfügbaren Zugang zum universitätsweiten Großrechner (Vienna Scientific Cluster) abrunden. Lehre Das IµE ist sowohl in der Grundlagenausbildung mit Programmieren in C als auch im Masterstudium Mikroelektronik und Photonik mit mikroelektronikspezifischen Lehrveranstaltungen aktiv. Da Computer und deren hardwarenahe Programmierung aus der heutigen Elektrotechnik nicht mehr wegzudenken sind, bilden die Programmieren in C- Lehrveranstaltungen auch das Fundament für zahlreiche weiterführende Lehrveranstaltungen im Studium. Die Vorlesung Quantenelektronik (zusammen mit dem Institut für Photonik) bildet den Grundstock für ein tiefergehendes Verständnis der im Bachelorstudium gelehrten elektronischen Bauelemente. Weiterführende Vorlesungen wie zum Beispiel Modellierung elektronischer Bauelemente sowie die neuen Wahlmodule Emerging Devices und Zuverlässigkeit Mikroelektronik decken einen großen Teil der Forschungsschwerpunkte des IµE ab. Die einschlägig interessierten Studierenden werden somit auf hohem Niveau ausgebildet und in einem frühen Stadium in aktuelle Forschungsthemen eingeführt.

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package was created, building upon the international success of the MINIMOS simulators. This was done with the help of numerous modules, such as ViennaMesh and ViennaGrid for creating high-quality wire-frame models, ViennaCL for using modern, high-end graphic cards for scientific calculations, and the ViennaMini, ViennaSHE, and ViennaWD simulators. These entire programme packages are freely accessible to any interested user through the ViennaMOS simulation platform. To ensure the necessary computing power, the IµE maintains a high-performance computer network and workstations equipped with high-end graphic cards, which supplement access to the university-wide mainframes of the Vienna Scientific Cluster. Teaching The IµE is active both in basic education with “Programming in C” and in the Microelectronics and Photonics master’s degree programme with lectures on micro­ electronics. Due to the fact that Electrical Engineering essentially depends on computers and embedded programming, the “Programming in C” courses constitute the foundation for numerous additional courses in the study programme. The Quantum Electronics lecture (taught together with the Photonics Institute) constitutes the foundation for a more in-depth understanding of the electronic components taught in the bachelor’s degree programme. Additional lectures, such as “Modelling Electronic Devices” and the new elective modules “Emerging Devices” and “Microelectronics Reliability” cover a great part of the IµE’s core research areas. Interested students therefore receive a top-level education and are introduced to current research topics at a very early stage.

Emmerich Bertagnolli, Gottfried Strasser, Hans-Ulrich Dodt, Alois Lugstein, Ole Bethge, Gerhard Hobler, Dionys Pogany, Jürgen Smoliner, Heinz Wanzenböck

DAS INSTITUT FÜR FESTKÖRPERELEKTRONIK (FKE) THE INSTITUTE OF SOLID STATE ELECTRONICS (FKE) Das Institut für Festkörperelektronik (FKE) der Technischen Universität Wien ist eines der führenden Institute auf dem Gebiet der Mikroelektronik, Nanoelektronik und Bioelektronik in Österreich. In Forschung und Lehre vertritt es die Bereiche Halbleiterelektronik und Halbleitertechnologie sowie optische und mikrochipbasierte Bioelektronik. Das FKE setzt sich zum Ziel, die Studierenden der Fakultät für Elektrotechnik und der Biomedizinischen Technik für die künftigen Anforderungen im Bereich der Mikro- und Nanotechnologien auf international wettbewerbsfähigem Niveau auszubilden. Diese Ausbildung beruht auf einer ausgewogenen Mischung aus Lehre in den Grundlagendisziplinen und eigener, innovativer, schwerpunktmäßig experimenteller Forschungsarbeit auf den Gebieten neuartiger elektronischer, photonischer und bioelektronischer Bauelemente und Instrumente. Die zugehörigen, notwendigen Prozesstechniken werden im engen Zusammenspiel mit dem angeschlossenen Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen (ZMNS) durchgeführt. Gegründet wurde das Institut für Festkörperelektronik im Jahre 1993. Nahezu parallel dazu wurde 1994 das „Mikro­ strukturzentrum (MISZ) Wien“ eröffnet, das alle mikro- und nanostrukturtauglichen Anlagen und Systeme des FKE, die wegen ihrer Empfindlichkeit gegenüber Staubpartikeln nicht in gewöhnlicher Umgebungsluft betrieben werden können, in seinem Reinraum aufnehmen konnte. 2004 wurde das Mikrostrukturzentrum in „Zen­trum für Mikro- und Nanostrukturen – ZMNS“ umbenannt. Es bildet heute mit dem FKE zusammen einen

The Institute of Solid State Electronics (FKE) of the TU Wien is one of the leading institutes in the field of microelectronics, nanoelectronics, and bioelectronics in Austria. In research and in teaching, it represents the fields of semiconductor electronics and semiconductor technology as well as optical and microchip-based bioelectronics. The FKE aims to train students of the Faculty of Electrical Engineering and Biomedical Engineering for future needs in the area of micro- and nanotechnologies at an internationally competitive level. This training is based on a balanced mix of instruction in the fundamental disciplines and individual, innovative, predominantly experimental research work in the fields of innovative electronic, photonic, and bioelectronic devices and instruments. The corresponding necessary process techniques are performed in close cooperation with the affiliated Center for Micro- and Nanostructures (Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen – ZMNS). The Institute of Solid State Electronics was founded in 1993. At nearly the same time, the Microstructure Center Vienna (Mikrostrukturzentrum – MISZ) was opened in 1994. Its cleanroom housed all micro- and nanostructure-suitable facilities and systems of the FKE that cannot be operated in regular ambient air due to their sensitivity to dust particles. In 2004, the Microstructure Center was renamed the Center for Micro- and Nanostructures (ZMNS). Today, together with the FKE, it forms a unique research infrastructure association that facilitates complex research work in the field of electronic and photonic devices on the nanometre scale.

Das Institut für Festkörperelektronik (FKE)   | 63

einzigartigen Forschungsinfrastrukturverbund, der komplexe Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der elektronischen und photonischen Bauelemente auf der Nanometerskala ermöglicht. Forschungsgebiete Nichtkonventionelle Silizium- und Germanium-­ Technologien Um in der Mikroelektronik der fast unbegrenzten Nachfrage nach höheren Transistor-Schaltgeschwindigkeiten und Funktionalitäten bei gleichzeitig niedrigerem Leistungsverbrauch gerecht zu werden, reichen bei den heutigen Prozesstechnologien herkömmliche Skalierungsverfahren für die elektronischen Bauelemente nicht mehr aus, um die vom so genannten Mooreschen Gesetz geforderten Zuwächse – alle drei Jahre Verdoppelung der Funktionalitäten – zu erreichen. Inzwischen dreht sich alles um die Leitsätze „More than Moore“ und „Beyond Moore“, die ein Abgehen von den bisherigen Skalierungspfaden fordern und auf neuartige Kanalmaterialien, neue Gate-Oxide und neue Metallisierungskonzepte sowie neuartige Transistorarchitekturen setzen. Am Institut für Festkörperelektronik wird diesen neuen Leitsätzen nachgegangen, indem neuartige Übergangsmetalloxide mit besonders hoher Permittivität auf Silizium und Germanium durch Atomlagenabscheidung auf neuartigen Kanalmaterialien hergestellt und untersucht werden. Als neues Transistorkonzept für den sogenannten Green Transistor, der mit weniger als 1 Volt betrieben werden soll, werden insbesondere Schottky-Barrier-Feldeffektransistoren hergestellt und untersucht. Nanodrähte Wie oben ausgeführt erfordert die fortschreitende Entwicklung und Miniaturisierung im Bereich der Mikroelektronik neue Methoden, die nur mit Hilfe der Nanowissenschaften in absehbarer Zukunft gelöst werden können. Nanodrähte stellen dabei ein interessantes Forschungsgebiet an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und Technologie dar. Es sind dies ultradünne,

Research Areas Non-Conventional Silicon and Germanium Technologies To meet the nearly unlimited demand in microelectronics for higher transistor switching speeds and functionalities with lower power consumption, the standard scaling methods for electronic devices with current process technologies are no longer sufficient for achieving the growth demanded by the so-called Moore’s law, which calls for a doubling of functionality every three years. Focus is now on the guiding principles of “More than Moore” and “Beyond Moore”, which call for a departure from the scaling paths used up to now and for innovative channel materials, new gate oxides, and new metallisation concepts as well as novel transistor architectures. These new guiding principles are being pursued at the Institute of Solid State Electronics by producing and studying novel transition metal oxides with particularly high permittivity on silicon and germanium through atomic layer deposition on new channel materials. As a new transistor concept for the so-called green transistor, which is to be operated with less than 1 volt, Schottky barrier field-effect transistors, in particular, are being produced and studied. Nanowires As described above, advancing development and miniaturisation in the field of microelectronics require new methods for which solutions can only be found in the foreseeable future with the help of the nanosciences. In this regard, nanowires represent an interesting research field at the interface between basic research and technology. These are ultrathin rod-shaped structures in the nanometre range with lengths of up to 100 nm. They typically consist of crystalline silicon, germanium-gallium arsenide, and other semiconductor materials. They may, however, also be made of metals or insulators. As base elements, such nanowires can be used for scalable nanoelectronics, optoelectronics, or even for bioelectronic applications and in chemical catalysis. The analy­

64 |  E. Bertagnolli, G. Strasser, H.-U. Dodt, A. Lugstein, O. Bethge, G. Hobler, D. Pogany, J. Smoliner, H. Wanzenböck

Abb. 1: Silicon-Multimode-Nanowire-Transistor Figure 1: Silicon Multimode Nanowire Transistor

stäbchenförmige Strukturen im Nanometerbereich von bis zu 100 nm. Sie bestehen typischerweise aus kristallinem Silizium, Germanium Galliumarsenid oder anderen Halbleitermaterialien; sie können allerdings auch aus Metallen oder Isolatoren bestehen. Als Basiselemente können solche Nanodrähte für eine skalierbare Nanoelek­ tronik, Optoelektronik, aber auch für bioelektronische Anwendungen oder in der chemischen Katalyse eingesetzt werden. Die Analyse des Wachstumsprozesses, der Eigenschaften und möglicher Anwendungen vor allem in der Nanoelektronik ist Bestandteil der Forschung zu Halbleiter-Nanodrähten am Institut für Festkörperelektronik der TU Wien. Mit Hilfe verschiedener Wachstumsverfahren werden Halbleiter-Nanodrähte und Nanodrahtheterostrukturen erfolgreich hergestellt und hinsichtlich ihrer elektrischen, optischen und thermophysikalischen Eigenschaften untersucht. Diese Nanodrähte werden bereits in aktive Nanokomponenten integriert, was zuletzt am FKE etwa die Entwicklung eines neuartigen, elektrisch konfigurierbaren Nanodraht-Transistors zeigt. Zuletzt ist es in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, der Universität Jena und der EPFL in Lausanne gelungen, nahezu perfekte Halbleiter-Kristalle in einen Silizium-Nanodraht einzubetten. Mit dieser neuen Methode, die die Herstellung von Hybrid-Nanodrähten erlaubt, können in naher Zukunft sehr schnelle und multifunktionale Recheneinheiten auf einem einzigen Chip untergebracht werden. Derzeit wird intensiv an Einsatzmöglichkeiten dieser durch Selbstorganisation hergestellten Nanodrahtheterostrukturen für Einzelphoton-emittierende Quellen geforscht.

Abb. 2: Germanium Nanowires enabling strained photovoltaics Figure 2: Germanium nanowires enabling strained photovoltaic.

sis of the growth process, the properties, and possible applications—above all in nanoelectronics—is an integral part of the research on semiconductor nanowires at the Institute of Solid State Electronics of the TU Wien. With the help of various growth processes, semiconductor nanowires and nanowire heterostructures are successfully produced and studied with respect to their electrical, optical, and thermophysical properties. These nano­ wires are already integrated in active nanocomponents, shown, for example, by the recent development of a novel, electrically configurable nanowire transistor at the FKE. In collaboration with the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, the University of Jena, and the EPFL in Lausanne, nearly perfect semiconductor crystals were recently embedded in a silicon nanowire. With these new methods, which facilitate the production of hybrid nanowires, in the near future it will be possible to accommodate very fast and multifunctional processing units on a single chip. Intensive research is currently being performed on possible applications for single-photon emitting sources for these nanowire heterostructures produced through self-organisation.

Das Institut für Festkörperelektronik (FKE)   | 65

Prozess-Simulation Die am FKE laufenden Arbeiten auf dem Gebiet der Direkt-Strahl-Techniken werden ergänzt durch Modellierungsaktivitäten, die zum Ziel haben, die Elementarprozesse besser zu verstehen, aber auch Rezepte zur Realisierung gewünschter Mikro- und Nanostrukturen zu entwickeln. Dabei wird eine breite Palette an Methoden eingesetzt, von Kontinuumsansätzen über Monte–Carlo-Verfahren bis zu Methoden der Computational Materials Science. Leistungselektronische Bauelemente Seit Silizium-basierte Leistungs-MOSFETs an ihre theoretischen Grenzen stoßen, werden Galliumnitrid-Transistoren für die Leistungselektronik immer wichtiger. Bislang vorgestellte GaN-Transistoren hatten den großen Nachteil, dass sie im Normalzustand selbstleitend sind, Schalter sollten aber selbstsperrend sein. Am FKE werden auf dem Gebiet der Leistungselektronik, in engem Zusammenspiel mit der Industrie, die Herstellung und Charakterisierung von GaN-MOS-Transistoren auf Silizium untersucht. Im Rahmen mehrerer EU-Projekte wird das Hauptaugenmerk auf selbstsperrende GaN-Leistungstransistoren für Fail-safe-Anwendungen gelegt. Zuverlässigkeit Ein besonders industrierelevantes Arbeitsgebiet des Instituts beschäftigt sich mit der zerstörungsfreien Qualitätsanalyse von integrierten Schaltungen, wobei die Untersuchung von thermischen Einflüssen für das Verhalten und die Zuverlässigkeit von Bauelementen der Mikroelektronik eine besonders wichtige Rolle spielt. Zur Untersuchung der lokalen Temperaturverteilung und Ladungsträgerkonzentration im aktiven Gebiet in Bauelementen wird am Institut eine laser-interferometrische Messmethode, das Transient interferometric Mapping (TIM) verwendet. Die zeitliche Auflösung im Nanosekundenbereich und die Möglichkeit von Momentaufnahmen der TIM erlauben es, „hot spots“ und elektrostatische Entladungen (ESD) mit Pulsdauern von einigen wenigen Nanosekunden zu untersuchen. Die Ergebnisse unserer

Process Simulation The ongoing projects at the FKE in the area of direct-beam techniques are complemented by modelling activities that aim to achieve better understanding of the elementary processes as well as develop recipes for realising desired micro- and nanostructures. A wide range of methods is used here, from continuum approaches to Monte Carlo methods to methods from Computational Materials Science. Power Electronic Devices Because silicon-based power MOSFETs are reaching their theoretical limits, gallium nitride transistors are becoming increasingly important for power electronics. The GaN transistors presented up to now had the great disadvantage of being self-conducting in the normal state; switches should, however, be self-locking. At the FKE, work is being performed in close cooperation with the industry in the field of power electronics for the production and characterisation of GaN-MOS transistors on silicon. Within the scope of several EU projects, focus is being put on self-locking GaN power transistors for failsafe applications. Reliability A field of activity at the institute with particular relevance to industry deals with the non-destructive quality analysis of integrated circuits, whereby the study of thermal influences on the behaviour and reliability of devices in microelectronics plays a very important role. For the study of the local temperature distribution and charge carrier concentration in the active device area, a laser interferometric measurement method called transient interferometric mapping (TIM), is used at the institute. The temporal resolution in the nanosecond range and the possibility to capture snapshots afforded by TIM allow “hot spot” and electrostatic discharges (ESD) with pulse durations lasting only a few nanoseconds to be studied. The results of our work help our industrial partners improve the robustness of devices for protection against ESD. Through the use of noise spectroscopy, we analyse

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Arbeit helfen unseren Industriepartnern, die Robustheit von Bauteilen zum Schutz gegen ESD zu verbessern. Mittels Rauschspektroskopie analysieren wir die Degradationsmechanismen in GaN-basierten Leistungstransistoren und blauen LEDs. Letztere sind wichtige Bestandteile für zukünftige Beleuchtungstechnologien. Nanometrologie Die moderne Halbleitertechnologie ist in Bereiche vorgedrungen, deren Strukturabmessungen im tiefen Nanometerbereich anzusiedeln sind. Die Herstellung elektrischer Kontakte zur Funktionskontrolle dieser Bauelemente, die sich an beliebigen Stellen eines Chips befinden können, wird damit zu einer absoluten technischen Herausforderung. Das Institut für Festkörperelektronik betreibt für diesen Forschungsbereich mehrere sogenannte Rastersondenmikroskope, mit denen eine extrem feine Nadelspitze als elektrischer Kontakt auf solch kleinen Bauelementen aufgesetzt werden kann. Mit Hilfe dieser Nadelkontakte können Kapazität, Widerstand und Strom-Spannungskennlinien gemessen werden und es kann auch ballistische Elektronenspektro­ skopie durchgeführt werden. Nanometrologie ist damit ein wesentliches Werkzeug in der Forschung im Bereich moderner Bauelemente der Mikro- und Nanoelektronik. Kristallwachstum Kristallwachstum am Institut für Festkörperelektronik wird vor allem mit Molekularstrahlepitaxie-Anlagen betrieben. Dabei werden neue Materialkombinationen hergestellt, die auf ihre Einsetzbarkeit in zukünftigen Bauelementen geprüft werden. Neben dem eigentlichen epitaktischen Wachstum umfasst dies die Charakterisierung der hergestellten Materialien im Hinblick auf Zusammensetzung, Reinheit und Ladungsträgerkonzentration. Gewachsen werden III-V-Materialien (GaAs, InP, InAs und andere) und hybride Materialkombinationen (Mischkristalle aus III-V- und Gruppe-IV-Materialien sowie epitaktisch hergestellte Metalle). Die Herstellung spannt einen Bogen von dreidimensionalem Wachstum über zweidimensionale Heterostrukturen bis zu eindimensi-

Abb. 3: Gallium-Nitrid-Transistor mit 1µm Gate und 15µm Gate-Drain Abstand. Durchbruchspannung größer als 600 V. Figure 3: Gallium-nitride transistor with a 1-µm gate and 15-µm gate drain gap. Break voltage greater than 600 V.

the degradation mechanisms in GaN-based power transistors and blue LEDs. The latter are important components of future illumination technologies. Nanometrology Modern semiconductor technology has entered areas in which the structural dimensions are deep in the nanometre range. The manufacture of electrical contacts for monitoring the function of these devices, which may be located anywhere on a chip, thereby becomes an absolute technical challenge. For this field of research, the Institute of Solid State Electronics operates several socalled scanning probe microscopes by means of which a very fine needle tip can be placed on these small devices as an electrical contact. With the help of these needle contacts, capacitance, resistance, and current-voltage characteristic can be measured and ballistic electron spectroscopy also performed. Therefore, nanometrology is an essential tool for research in the field of modern micro- and nanoelectronic devices. Crystal Growth Crystal growth at the Institute of Solid State Electronics is performed primarily with molecular beam epitaxy sys-

Das Institut für Festkörperelektronik (FKE)   | 67

tems. Here, new material combinations are produced and tested for suitability for use in future devices. In addition to the actual epitaxial growth, this includes the characterisation of the manufactured materials with respect to composition, purity, and charge carrier concentration. Group III-V materials (GaAs, InP, InAs, and others) and hybrid material combinations (mixed crystals made of group III-V and group IV materials, as well as epitaxially produced metals) are grown. Production spans a range from three-dimensional growth to two-dimensional, freestanding heterostructures to one-dimensional, free-standing wires, and zero dimensional quantum dots.

Abb. 4: Chemischer Sensor auf einem Chip: Das Licht gelangt vom Laser außen am plasmonischen Wellenleiter zum Detektor. Dabei wird es, je nach Zusammensetzung der Flüssigkeit, unterschiedlich stark absorbiert. Figure 4: Chemical sensors on a chip: light reaches the detector from the laser on the exterior of the plasmonic waveguide. It is absorbed to varying degrees according to the composition of the liquid.

onalen freistehenden Drähten und nulldimensionalen Quantenpunkten. Optoelektronik/Photonik/Photonische Bauelemente/Halbleiterlaser In der Photonik werden III-V-Materialien für Lichtquellen (LEDs, Laser) und Detektoren eingesetzt. Am Institut für Festkörperelektronik werden vor allem optoelektronische Bauelemente entwickelt, die im mittleren Infraroten (Wellenlängen 3 bis 8 µm) zum Einsatz kommen. Ein Schwerpunkt der Arbeiten ist die Herstellung von Quantenkaskadenlasern, wobei nicht nur neue Materialkombinationen untersucht, sondern auch verschiedenste Resonatoren getestet werden. So besitzt das Institut in der Herstellung von oberflächenemit­

Optoelectronics/Photonics/Photonic Devices/ Semiconductor Lasers In photonics, group III-V materials are used for light sources (LEDs, lasers) and detectors. At the Institute of Solid State Electronics, optoelectronic devices are primarily developed, which are then used in the mid-infrared (wavelengths from 3 to 8 µm). One area of focus of the work is the production of quantum cascade lasers, whereby not only are new material combinations studied, but a wide range of resonators also tested. With the production of surface-emitting ring arrays, the institute thus has a distinguishing feature that stands out in publishing activity. In addition to the ring lasers, new MIR detectors that permit significantly higher operating temperatures and quantum yields than conventional QWIP detectors (quantum well infrared photodetectors) are also being studied. Nanomagnetic Logic The FKE also conducts research in the area of emerging devices, which may serve as the foundation for computer logic after the end of the CMOS era. One area of focus is nanomagnetic logic (NML), which uses magnetic information transfer as the basis for logic processes. Here, the FKE is researching, in particular, the focused electron beam induced deposition (FEBIB) of nanomagnets

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tierenden Ringarrays ein Alleinstellungsmerkmal, das sich in der Publikationstätigkeit bemerkbar macht. Neben den Ringlasern werden auch neue MIR-Detektoren untersucht, die wesentlich höhere Betriebstemperaturen und Quantenausbeuten wie herkömmliche QWIP-Detektoren (quantum well infrared photodetectors) zulassen. Nanomagnetlogik Das FKE forscht auch in Bereichen neu entstehender Bauelemente, die nach dem Ende der CMOS-Ära die Grundlage für Computerlogik sein könnten. Ein Schwerpunkt liegt auf der Nanomagnetlogik (NML), welche die magnetische Informationsweitergabe zur Basis von Logikprozessen macht. Das FKE forscht hier insbesondere an der fokussierten Elektronenstrahlabscheidung (focused electron beam induced deposition, FEBIB) von Nanomagneten aus Eisen. Mit dieser Direktschreibmethode können Schaltungen aus Einzeldomänen-Nanomagneten in jeder gewünschten planaren Geometrie – aber auch senkrecht zur Bildebene, das heißt dreidimensional – abgeschieden werden. Durch die Herstellung von Eisen-Nanodrähten mittels FEBID werden 2-D-NML-Arrays aufgebaut, welche Logikfunktionen wie NAND oder NOR Gatter ermöglichen. Nicht zuletzt wegen der vielfältigen Einsatzgebiete als Logikbaustein und Speicher wurde NML bereits 2013 von der International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) als vielversprechende Zukunftstechnologie bezeichnet. Diese am FKE gefertigten Forschungsstrukturen sind eine Grundlage für die theoretische und experimentelle Erforschung von neuartigen, magnetischen Logikschaltungen. Dreidimensionale Nanostempel mittels Fokussierter Ionenstrahl-Technologie (FIB) Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Verwendung der fokussierten Ionenstrahlabscheidung zur Herstellung von Vorlagen (Nanotemplate) für die dreidimensionale Nano-Imprint-Lithographie (NIL) und das Defekt-Engineering. Die Herstellung von Hartmasken durch Direktstrukturierung mit Hilfe eines Ionenstrahls erlaubt die gleichzeitige Herstellung von mehreren Schichtebenen

Abb. 5: Oberflächenemittierender Ring-Quantankaskaden-Laser, mo­ nomodig mit Phasenshift im Oberflächengitter. Das farbige Insert zeigt die Intensitätsverteilung des Fernfeldes des Lasers. Figure 5: Surface-emitting quantum ring cascade lasers, single-mode with phase-shift in the surface grid. The coloured insert shows the intensity distribution of the laser’s far-field.

made of iron. With this direct writing method, circuits made of single-domain nanomagnets can be deposited in any desired planar geometry – even perpendicular to the image plane, i.e., in three dimensions. Through the production of iron nanowires by means of FEBID, 2D NML-arrays are created that enable logic functions such as NAND or NOR gates. NML was identified as a promising technology for the future by the International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) in 2013 not least of all due to the wide variety of applications as logic modules and memory. These research structures produced at the FKE are a basis for the theoretical and experimental research of novel magnetic logic circuits. Three-Dimensional Nano Stamps by Means of Focused Ion Beam Technology (FIB) Another field of research is the use of focused ion beam deposition for the production of templates (nanotemplates) for three-dimensional nanoimprint lithography (NIL) and defect engineering. The manufacture of hardmasks through direct patterning with the aid of an ion beam facilitates the simultaneous manufacture of multi-

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für dreidimensionale Vorlagen. Die Verbesserung des Prozesses für die sogenannte Graustufen-Lithografie mit Hilfe von genau berechneten, abgestuften Gallium-Implantationen und reaktivem Ionenätzen ermöglicht selbst anspruchsvolle Anwendungen aus der Optik (z.  B. Mikro-Fresnellinsen). Erfolgreiches Defekt-Engineering von dreidimensionalen NIL-Vorlagen mit Hilfe eines inversen Modellierungsansatzes wird zum ersten Mal gezeigt. Gold-Nanostrukturen mittels fokussierter Elektronenstrahl-induzierter Abscheidung (FEBID) Dieses Arbeitsgebiet am FKE befasst sich mit der Herstellung von neuartigen Nanomaterialien. Durch die lokale Abscheidung von Gold-Nanostrukturen in regelmäßigen Mustern oder als funktionale Strukturen können Metamaterialien geschaffen werden, die neuartige Anwendungen erlauben. Bekannte Einsatzgebiete von Gold sind plasmonische Bauelemente, hochleitende Verbindungen zu anderen Nanostrukturen wie CNTs, elektrochemische Mikroelektroden, aber auch katalytische Oberflächen und selektiv bindende Oberflächen für die Protein- oder DNA-Immobilisierung. Am FKE wird bei der fokussierten Elektronenstrahl-induzierten Abscheidung ein goldhaltiges Precursor-Gas im Vakuum eines elektronenoptischen Systems im nm-Bereich lokal zersetzt. Das FKE hat sowohl bei der Abscheidung zur Erhöhung des Goldanteils im Deponat als auch bei den Anwendungen als mikroelektronische Elektroden sowie der Herstellung von katalytisch wirksamen Strukturen neuartige Wege beschritten. Bioelektronik Die Bioelektronik konzentriert sich auf die Entwicklung innovativer photonischer Verfahren für die Medizintechnik, insbesondere 3D-Mikroskopie zur Aufnahme ganzer Gehirne von Wirbeltieren mit zellulärer Auflösung, Superresolution-Verfahren für die Neurowissenschaften, nichtlineare Analyse von Hirnströmen. Weiters beschäftigt sich die Bioelektronik mit der Anwendung von mikroelektronischen Elektrodenarrays für die elektrophysiologische Messung von lebenden Zellen. Einen Schwerpunkt bildet die Entwicklung von Neu-

ple layers for three-dimensional templates. The improvement of the process for so-called grey-scale lithography with the help of precisely calculated, graduated gallium implantations and reactive ion etching makes even sophisticated challenges from the field of optics (e.g., micro-Fresnel lenses) possible. Successful defect engineering of three-dimensional NIL templates with the aid of an inverse modelling approach will be shown for the first time. Gold Nanostructures by Means of Focused Electron Beam Induced Deposition (FEBID) This field of work at the FKE deals with the production of new nanomaterials. Through the local deposition of gold nanostructures in regular patterns or as functional structures, metamaterials can be created that enable novel applications. Known areas of use of gold include plasmonic devices, highly conductive connections to other nanostructures such as CNTs, electrochemical microelectrodes, but also catalytic surfaces and selectively binding surfaces for protein and DNA immobilisation. At the FKE, a gold-bearing precursor gas in the vacuum of an electron-optical system is locally decomposed in the nm range during focused electron beam induced deposition. The FKE has adopted new approaches both during the deposition to increase the gold content in the deposit as well as in applications as microelectronic electrodes and in the manufacture of catalytically effective structures. Bioelectronics Bioelectronics concentrates on the development of innovative photonic processes for medical technology, especially 3D microscopy for capturing images of entire brains of vertebrates with cellular resolution, superresolution processes for the neurosciences, and nonlinear analysis of brain waves. Bioelectronics also deals with the application of microelectronic electrode arrays for the electrophysiological measurement of living cells. One area of focus is the development of neurite-isolation microelectrode arrays (NI-MEAs), which are used in

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riten-Isolations-Mikroelektrodenarrays (NI-MEAs), welche in den Neurowissenschaften eingesetzt werden, um den Einfluss von Promotorstoffen auf das Zusammenwachsen und die Regeneration von Nervenzellen mit Hilfe von elektrophysiologischen Verfahren zu untersuchen. Das entwickelte NI-MEA enthält neben den Mikroelek­ troden zur Ableitung elektrischer Signale der Neuronen einen Mikrofluidikteil, welcher die Kultivierung der Nervenzellen über mehrere Wochen sowie die anschließende Untersuchung der fixierten und fluoreszenzgefärbten Zellen ermöglicht. Zusammen mit der entwickelten Analysesoftware für die aufgenommenen Signale können durch dieses neue In-vitro-Verfahren Analysezeiten verringert und Tierversuche reduziert werden. Lehre Im Rahmen des Bachelorstudiums ist das FKE an den Pflichtmodulen Mikroelektronik und Photonik und Materialien der Elektrotechnik beteiligt und für die Fachvertiefungen Mikroelektronik-Bauelemente, Labor, Nanoelektronik und Informationstechnologie und Biophysik verantwortlich. Einen Schwerpunkt in der Lehre stellt sicher die Lehrveranstaltung „Halbleiterphysik“ dar, die als Vorbereitung auf die ebenfalls vom Institut für Festkörperelektronik angebotene Lehrveranstaltung „Elektronische Bauelemente“ und dem dazu angebotenen Labor „Technische Elektronik“ ein solides Wissen elektronischer Bauelemente gewährleistet. Im Masterstudium Mikroelektronik und Photonik ist das Institut für das Pflichtmodul Technologie und Materialien verantwortlich und an den Vertiefungsmodulen Technologien und Materialien – Vertiefung, Quanten­ elektronik – Vertiefung sowie an den Wahlmodulen Novel optical devices und Nanoelektronik beteiligt. Infrastruktur Für die Forschungs- und Lehrinfrastruktur stehen den Studierenden am Institut für Festkörperelektronik nahe-

the neurosciences to study the influence of promoters on the coalescence and regeneration of nerve cells with the help of electrophysiological methods. In addition to the microelectrodes for recording electrical signals of neurons, the developed NI-MEA contains a microfluidic component that facilitates the cultivation of nerve cells over several weeks as well as the subsequent examination of the fixed and fluorescently dyed cells. Together with the developed analysis software for the recorded signals, analysis times can be shortened and animal experiments reduced through this new in vitro process. Teaching Within the framework of the bachelor’s programme, the FKE is involved in the mandatory modules Microelectronics and Photonics and Materials of Electrical Engineering and is responsible for the Microelectronic Devices, Laboratory, Nanoelectronics and Information Technology, and Biophysics areas of specialisation. One special area of focus in teaching is certainly the Semiconductor Physics course, which ensures a sound knowledge of electronic devices in preparation for the Electronic Devices course and accompanying Technical Electronics laboratory course, which are likewise offered by the Institute of Solid State Electronics. In the Microelectronics and Photonics master’s programme, the institute is responsible for the mandatory Technology and Materials module and is involved in the specialisation modules Advanced Technology and Materials, Advanced Quantum Electronics, and the optional modules Novel Optical Devices and Nanoelectronics. Infrastructure With respect to the research and teaching infrastructure, nearly complete process lines for semiconductor technology with nanostructure-suitable devices and systems are available to students at the Institute of Solid State Electronics. Because a large portion of these devices and systems require a cleanroom, they must be housed in

Das Institut für Festkörperelektronik (FKE)   | 71

zu komplette Prozesslinien für die Halbleitertechnologie mit nanostrukturtauglichen Geräten und Anlagen zur Verfügung. Da ein großer Teil von ihnen reinraumpflichtig ist, müssen diese im Reinraum des ZMNS untergebracht werden. Zu nennen sind hier Anlagen für die sogenannte Front-end-of-line-Prozessierung: Atomic Layer Deposition (ALD), Chemical Vapor Deposition (CVD), Physical Vapor Deposition (PVD), Molekularstrahlepitaxie (MBE), Reactive Ion Etching (RIE), Rapid Thermal Processing (RTP), Electron Beam Lithography sowie konventionelle Photolithographie. Dazu kommen strahlgestützte Prozess- und Analysegeräte wie Focused Ion Beam und Focused Electron Beam, die zu den Direct-Write-Maschinen zählen und eine direkte, strukturierte Abscheidung von Nanostrukturen erlauben. Für die physikalische, elektrische und optische Charakterisierung können X-Ray Photoelectron Spectro­ scopy (XPS), Secondary Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), Energy Dispersive X-Ray (EDX), X-Ray Diffraction (XRD), Elektrische Spitzenmess­ platz-Analyse (Capacitance Bridge), Parameter Analyzer, Ladungsträgerbestimmung (Hall), Infrarot-Spektroskopie (FFT) sowie Raman-Spektroskopie eingesetzt werden. Durch den gezielten Ausbau der vorhandenen Reinraum-Prozessinfrastruktur im Hinblick auf Technologien für den einstelligen Nanometerbereich wird die Voraussetzung geschaffen, innovative Prozesskonzepte unter Einbeziehung neuartiger Materialen für die Realisierung nanoelektronischer Bauelemente und Schaltungen zu umzusetzen. Lizenzen der einschlägigen Simulationstools wie Labview, Multsim, Matlab, COMSOL Multiphysics, Mathematica sowie Synopsys Sentaurus TCAD sind vorhanden und werden in Forschung und Lehre eingesetzt. Kooperationen und Projekte Das Institut für Festkörperelektronik arbeitet mit einer Vielzahl nationaler und internationaler Forschungseinrichtungen zusammen. Zu nennen sind hier national:

the ZMNS cleanroom. We would like to mention the systems for the so-called front-end-of-line processing here: atomic layer deposition (ALD), chemical vapour deposition (CVD), physical vapour deposition (PVD), molecular beam epitaxy (MBE), reactive ion etching (RIE), rapid thermal processing (RTP), electron beam lithography, as well as conventional photolithography. In addition to these are beam-assisted process and analysis devices such as a focused ion beam and focused electron beam, which are among the direct-write machines and facilitate a direct, structured deposition of nanostructures. For physical, electrical, and optical characterisation, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), secondary electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), energy dispersive X-ray (EDX), X-ray diffraction (XRD), electrical probe analysis (capacitance bridge), a para­ meter analyser, charge carrier determination (Hall), infrared spectroscopy (FFT), as well as Raman spectroscopy can be used. Through the targeted expansion of the existing cleanroom process infrastructure with respect to technologies for the single-digit nanometre range, a foundation is laid for implementing innovative process concepts, taking into account novel materials for the realisation of nanoelectronic devices and circuits. Licences for the relevant simulation tools, such as Labview, Multsim, Matlab, COMSOL Multiphysics , Mathematica, as well as Synopsys Sentaurus TCAD, are in place and used for research and teaching. Collaborations and Projects The Institute for Solid State Electronics works together with a multitude of national and international research organisations. To name national collaborations: •• Austrian Institute of Technology (Vienna) •• NanoTecCenter Weiz Forschungsgesellschaft mbH •• IMS Nanofabrication AG, Vienna •• QuantaRed GmbH, Vienna •• Infineon Villach •• University of Linz

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•• Austrian Institute of Technology (Wien) •• NanoTecCenter Weiz Forschungsgesellschaft mbH •• IMS Nanofabrication AG, Wien •• QuantaRed GmbH, Wien •• Infineon Villach •• Universität Linz •• Universität Innsbruck •• Universität Salzburg •• Universität Wien •• Universität Graz •• BOKU Wien •• MedUni Wien •• MedUni Innsbruck •• Verschiedene Institute an der TU Wien (ETIT, Chemie, Physik)

•• University of Innsbruck •• University of Salzburg •• University of Vienna •• University of Graz •• BOKU Vienna •• MedUni Vienna •• MedUni Innsbruck •• Various institutes of the TU Wien (ETIT, Chemistry, Physics)

und international: •• Paul Drude Institut Berlin •• FBH Institut Berlin •• HU Berlin •• TU Dresden •• TU München •• Universität Frankfurt •• RWTH Aachen und AMO GmbH •• Universität Kaiserslautern •• Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf •• Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München •• Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle •• Max-Planck-Institut für Licht in Erlangen •• Deutsches Zentrum für Neurodegeneration in Bonn •• Zentrum für Molekulare Biologie Hamburg •• ETH Zürich •• EPFL Lausanne •• EMPA Dübendorf •• NRC IMEM, Parma •• Univ. Barcelona

and international: •• Paul Drude Institute Berlin •• FBH Institute Berlin •• HU Berlin •• TU Dresden •• TU Munich •• University of Frankfurt •• RWTH Aachen and AMO GmbH •• University of Kaiserslautern •• Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf •• Max Planck Institute of Psychiatry in Munich •• Max Planck Institute of Microstructure Physics in Halle •• Max Planck Institute of Light in Erlangen •• German Centre for Neurodegeneration in Bonn •• Molecular Biology Centre in Hamburg •• ETH Zürich •• EPFL Lausanne •• EMPA Dübendorf •• NRC IMEM, Parma •• University of Barcelona •• KTH Royal Institute of Technology (Stockholm) •• CEA LETI Grenoble •• Université Paris Sud •• Université Paris VII (Denis Diderot) •• École Normale Supérieure (Paris) •• TU Delft

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KTH Royal Institute of Technology (Stockholm) CEA LETI Grenoble Université Paris Sud Université Paris VII (Denis Diderot) École Normale Supérieure (Paris)

TU Eindhoven University of Louvain (B) Friedrich-Schiller-Universität Jena Harvard University Boston Northwestern University Colorado

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TU Delft TU Eindhoven Univ. Louvain (B) Friedrich-Schiller-Universität Jena Harvard University Boston Northwestern University Colorado Princeton University Waterloo University Oklahoma University State University of New York Colorado State University, Fort Collins Cold Spring Harbour Laboratory Universität Rio de Janeiro Infineon München SOITEC, Bernin, Crolles Cedex, France Alpes Lasers Thales FEI Company, Hillsboro, Oregon, US III-V Labs

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Princeton University Waterloo University Oklahoma University State University of New York Colorado State University, Fort Collins Cold Spring Harbour Laboratory University of Rio de Janeiro Infineon Munich SOITEC, Bernin, Crolles Cedex, France Alpes Lasers Thales FEI Company, Hillsboro, Oregon, US III-V Labs

Prizes and Awards 1997 1997 2000

Wittgenstein Award Erich Gornik START Award Karl Unterrainer Erwin Schrödinger Award Erich Gornik

Preise und Auszeichnungen

Sub-auspiciis Promotions

1997 1997 2000

1995 2000 2011 2011

Wittgenstein Preis Erich Gornik START- Preis Karl Unterrainer Erwin-Schrödinger-Preis Erich Gornik

Claire GMACHL Norman FINGER Christoph EBM Clemens OSTERMAIER

Sub-auspiciis-Promotionen 1995 2000 2011 2011

Claire GMACHL Norman FINGER Christoph EBM Clemens OSTERMAIER

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Ulrich Schmid, Franz Keplinger, Johann Nicolics

DAS INSTITUT FÜR SENSOR- UND AKTUATORSYSTEME THE INSTITUTE OF SENSOR AND ACTUATOR SYSTEMS Weitreichende technologische Kompetenz und ein gut ausgestatteter Technologiepark tragen maßgeblich dazu bei, dass am Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme fortwährend neue Technologien erforscht und maßgeschneiderte Sensor- und Aktuatorkonzepte in Mikro- und Nanotechnik realisiert werden. Dabei kommen sowohl eigene Reinraumlabore mit moderner Dünnschichttechnik als auch unkonventionelle Technologien, wie die LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics)-Mehrlagentechnik zum Einsatz, sodass ausgehend vom Material- und Technologiebereich über die Charakterisierung von Bauelement und System die notwendige Infrastruktur für Forschungs- und Lehraufgaben zur Verfügung gestellt werden kann. Das Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme blickt auf eine mehr als 40-jährige Erfahrung im Bereich der Sensorentwicklung und der Materialwissenschaften zurück. Die Basis für alle Forschungsaktivitäten bilden die Reinraumeinrichtungen und MEMS (Microelectromechanical Systems)-Laboratorien des Institutes, die seit ihren Ursprüngen in den 1970er Jahren ständig auf den jeweils neuesten Stand der Technik gebracht werden. Die hier auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie und Siliziummikromechanik entwickelten Prozesse und Strukturen waren die Ausgangsbasis für erfolgreiche Messprinzipien und viele Forschungsarbeiten. Die Berufung neuer Professoren brachte einen wesentlichen Kompetenzzuwachs und die Bandbreite der Forschungsaktivitäten wurde durch die neuen Themengebiete der Mikrosystemtechnik, Mikrofluidik und der Mehrlagen-Keramiktechnologie vergrößert. Ebenso wurde der Gerätepark konsequent erneuert und erweitert. Dies umfasst insbesondere die Erschließung neuer Laborflächen für Stan-

Far-reaching technological competence and a wellequipped technology park are essential elements of the Institute of Sensor and Actuator Systems’ continuous research into new technology and the realisation of customised sensor and actuator concepts using micro and nanotechnology. These involve the use of its own cleanroom laboratories with modern thin film technologies as well as more unconventional technologies such as the LTCC (low temperature co-fired ceramics) multilayer technique. This means that the necessary infrastructure is available for research and teaching, from the materials science and technology sector to the characterisation of components and systems. The Institute for Sensor and Actuator Systems has more than 40 years of experience in the field of sensor development and materials science. Its cleanroom facilities and MEMS (microelectromechanical systems) laboratories form the basis for all its research activities and have been continuously updated to remain state-of-theart since their origins in the 1970s. The processes and structures developed in semiconductor technology and silicon micromechanics have been the starting point for many successful measuring principles and research projects. The appointment of new professors brought significant competency growth, and the spectrum of research activities was broadened to include the new fields of microsystems technology, microfluidics, and multilayer ceramics technology. The range of applications has also been consistently updated and expanded. In particular, this meant opening additional laboratory space for standard procedures like sputter deposition (a microtechnology procedure for the synthetisation of thin layers), but also investments in advanced technologies

Das Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme  | 75

dardverfahren wie Sputterabscheidung (ein Verfahren in der Mikrotechnik zur Abscheidung dünner Schichten), aber auch die gezielte Anschaffung zukunftsträchtiger Technologien, wie der LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) zur Abscheidung von Siliziumkarbid-Dünnschichten. Ferner ist eine moderne und systematisch ergänzte Ausstattung für die Charakterisierung von Dünnfilmstrukturen und MEMS-Bauelementen notwendig, um nachhaltiges wissenschaftliches Arbeiten zu ermöglichen. Optische Verfahren, wie z.  B. die Laser-Dopplervibrometrie, und eine breite Palette an spezifischen Messverfahren zur Erfassung elektrischer, mechanischer und thermischer Kenngrößen kommen ebenso zum Einsatz wie strukturelle Analysemethoden wie AFM (Atomic Force Microscopy) und REM (Rasterelektronenmikroskopie). Abgerundet werden diese Aktivitäten durch langjährige Erfahrung im Bereich numerischer Simulationen, die eine maßgeschneiderte Auslegung sowohl von MEMS-Bauelementen als auch von Packaging-Konzepten bereits vor der Prototypenfertigung ermöglichen. Im Bereich der Drittmittelförderungen zeichnet sich das Institut durch viele, erfolgreich durchgeführte und laufende, nationale wie auch internationale Projekte aus. Dadurch zählt das Institut weiterhin zu den führenden im extrem stark wachsenden Bereich der Sensorik und Aktorik. Industrielle Sensorsysteme Diese Forschungsgruppe beschäftigt sich mit den wissenschaftlichen Grundlagen der Entwicklung und Fertigung neuartiger Sensorsysteme für verschiedene Messgrößen wie z. B. Strömungsgeschwindigkeit, Viskosität, magnetische Feldstärke, Beschleunigung, Neigungswinkel und Temperatur, aber auch mit komplexen Systemen wie jenen zur Überwachung des Heilungsfortschrittes von Wunden. Beispiel 1 zeigt einen mikromechanischen Mechanismus (Abbildung 1), der beim Überschreiten eines Temperaturschwellwertes seinen Zustand dauerhaft ändert und diese Information ohne Energiezufuhr dauerhaft

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such as LPCVD (low pressure chemical vapour deposition) for thin film silicon carbide deposition. In addition, modern and systematically expanded facilities for the characterisation of thin film structures and MEMS devices are necessary for sustainable scientific work. Optical procedures such as laser Doppler vibrometry and a broad range of specific measurement methods to determine electrical, mechanical, and thermic parameters are used as well as structural methods of analysis like AFM (atomic force microscopy) and SEM (scanning electron microscopy). These activities are complemented by many years of experience in the field of numerical simulation, which allows for the application of specific designs of MEMS devices as well as packaging concepts prior to prototyping. In the field of third party funding, the institute is characterised by a number of successfully implemented and current national and international projects. It continues to be one of the leading institutions in the rapidly growing field of sensor and actuator technology. Industrial Sensor Systems This research group addresses the scientific foundations for developing and fabricating novel sensor systems for different indicators such as flow rate, viscosity, magnetic field strength, acceleration, inclination, and temperature, as well as complex systems like those for monitoring the healing progress of wounds. Example 1 shows a micromechanical mechanism (Figure 1) that permanently changes its state when a temperature threshold is crossed, and permanently stores and provides this information without energy input. The challenges to this development were the lack of energy supply in the goods to be controlled and the necessity of sensor storage above threshold temperature. It can be used to monitor the cold chain of foods or blood reserves, where the sensor itself needs to be a part of an RFID tag. Example 2: The microfluidic chip (Figure 2) allows us to measure nanoparticles in fluids, which accumulate, for instance, in motor oils through abrasion. The parti-

Abbildung 1: Mikromechanischer Temperatur-Schwellwertschalter. Durch die beiden Schnappmechanismen wird der Schalter zuerst beim Abkühlen auf die Lagertemperatur aktiviert und ändert beim Verlassen des erlaubten Temperaturbereiches irreversibel seinen Zustand. Figure 1: Micromechanical temperature threshold switch. Two snap-action mechanisms first activate the switch when it cools down to storage temperature, and then irreversibly change its state when outside the permitted temperature range.

speichert und zur Verfügung stellt. Die Herausforderungen bei dieser Entwicklung waren die fehlende Energieversorgung am Kontrollgut und die Notwendigkeit der Sensorlagerung über der Schwellwerttemperatur. Einsatzgebiet ist die Kontrolle der Kühlkette von Lebensmitteln oder Blutkonserven, wobei der Sensor selbst Teil eines RFID-Tags werden soll. Beispiel 2: Mit dem mikrofluidischen Chip (Abbildung 2) können in Flüssigkeiten Nanopartikel vermessen werden, wie sie z. B. durch den Abrieb in Motorölen entstehen. Die Partikel werden dazu mit Laserlicht beleuchtet, was die Aufnahme ihrer Zitterbewegungen über das Streulicht erlaubt. Aus dem zurückgelegten Weg kann schließlich die Größe der einzelnen Partikel bestimmt werden. Die Messmethode wurde bereits in einen Prototypen übergeführt. Mikrosystemtechnik Die Forschungsgruppe besitzt langjährige Expertise bei der Auslegung, Realisierung und Charakterisierung von mi-

Abbildung 2: Mikrofluidischer Chip zur Vermessung von Nanopartikeln. Figure 2: Microfluidic chip for measuring nanoparticles.

cles are illuminated with laser light, enabling their vibrations to be recorded via the light scatter. The size of the individual particles can thus be determined from the distance covered. This measurement method has already been implemented in a prototype. Microsystems Technology The research group has many years of expertise in designing, realising, and characterising micro-structured devices and systems. Its main focus is on novel materials and technologies used for the realization of robust MEMS-based sensors and actuators. In terms of materials and technology, functional thin films are the group’s main research interest. One example is sputtered aluminium nitride (AlN). In addition to increasing piezoelectric constants by adding e.g. scandium, exact knowledge of further electric and mechanical key parameters and their targeted modification are also of specific interest. MEMS resonators are designed using modern simulation tools and realised as prototypes in

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krostrukturierten Bauelementen und Systemen. Der Hauptfokus liegt auf neuartigen Materialien und Herstellungsverfahren, die zur Herstellung von robusten MEMS-basierten Sensoren und Aktoren verwendet werden. Auf Material- und Technologieebene stehen funktionale Dünnfilme im wissenschaftlichen Interesse. Als Beispiel dient gesputtertes Aluminiumnitrid (AlN). Neben der Erhöhung der piezoelektrischen Konstanten durch Zugabe von z.  B. Scandium sind die genaue Kenntnis weiterer elektrischer und mechanischer Schlüsselparameter und deren zielgerichtete Modifikation von besonderem Interesse. Auf Bauelementebene werden MEMS-Resonatoren mit Hilfe moderner Simulationstools ausgelegt und als Prototypen in Hardware realisiert, um Viskosität und Dichte von hochviskosen Flüssigkeiten zu bestimmen. Der Resonator wird piezoelektrisch mit einer AlN-Dünnschicht angetrieben. Über das elektrisch gemessene Resonanzverhalten wird auf die Flüssigkeitseigenschaften geschlossen (siehe Abbildung 3). Auf Systemebene steht die Integration in technische Systeme im Vordergrund. Für Luftfahrzeuganwendungen werden in Zusammenarbeit mit der Airbus Group Sensorknoten für die Früherkennung von Strukturschäden realisiert, die mit thermoelektrischen Energy Harvestern in Kombination mit Phase Change Materials (PCM) energieautonom betrieben werden (siehe Abbildung 4).

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Abbildung 3: MEMS Resonatoren zur Viskositäts- und Dichtebestimmung von Flüssigkeiten. Figure 3: MEMS resonators for determining fluid viscosity and dens­ ity. Abbildung 4: Thermoelektrisches Energy Harvesting Modul inkl. Aufbau des PCM-Behälters (eingefügtes Bild). Figure 4: Thermoelectric energy harvesting module including set-up of PCM container (inserted image).

hardware in order to determine the viscosity and density of highly viscose fluids. The piezoelectric AlN thin film excites the resonator. The electrically measured para­ meters in resonance allow for the determination of fluid properties (see Figure 3). When looking at systems, the integration of technical systems is our main focus. For aviation applications, sensor nodes for the early detection of structural damage that operate without external energy input by using thermo-electric energy harvesters in combination with phase change materials (PCM) are being realised in cooperation with the Airbus Group (see Figure 4). Applied Electronic Materials Materials science is an important driving force for innovative developments in a number of technological fields. Applied materials and technologies drive a progressive miniaturisation of electronic systems, increasing cost ef-

Angewandte Materialwissenschaften in der Elektronik Die Materialwissenschaften sind eine wichtige treibende Kraft für innovative Entwicklungen in einer Vielzahl von technischen Bereichen. Die mit der zunehmenden Miniaturisierung elektronischer Systeme einhergehende Steigerung von Kosteneffizienz, Funktionalität und ökologischer Verträglichkeit wird durch die angewandten Werkstoffe und Technologien bestimmt. Hauptanliegen sind anspruchsvolle Themen der Materialcharakterisierung und Anwendungen in der Elektrotechnik. Die Erfüllung dieser interdisziplinären Aufgabe wird durch eine weltweite Vernetzung mit mehr als 20 Forschungszentren und Industriepartnern unterstützt. Im Rahmen von wissenschaftlichen Forschungskooperationen werden beispielsweise Packaging-Konzepte zur Steigerung von Effizienz und Produktqualität erarbeitet. Abbildung 5 zeigt eine neuartige Embedding-Variante, mit der eine verbesserte thermische Performance für LED-Anwendungen erzielt werden kann. Die Keramik-Technologie (Low Temperature Co-fired Ceramics), die für den Aufbau von hoch zuverlässigen Mehrlagenschaltungen entwickelt wurde, eröffnet die Möglichkeit, dreidimensionale Strukturen für komplexe Mikrofluidik-Applikationen herzustellen. Abbildung  6 zeigt ein Monitoring-Modul mit der höchsten bisher

Abbildung 5: High-Power LED-Package, Bauform: LED-in-Cavity. Links: Aufnahme von oben, ohne Globtop, Rechts: simulierte Temperaturverteilung auf LED mit Farbkonverter-Globtop und Package-Oberfläche. Figure 5: High power LED package, configuration: LED-in-Cavity. Left: Shot from above without globtop. Right: simulated temperature distribution on LED with colour converter globtop and package surface. Abbildung 6: Analysemodul für biologische Reaktionen in LTCC-Technologie. Aufbau aus 133 Tapes, Abmessungen: 76 x51 x 30 mm3 Figure 6: Analysis module for biological reactions in LTCC technology. Design from 133 tapes, measurements: 76 x 51 x 30 mm3.

ficiency, functionality, and ecological compatibility. Our main focus is on challenging problems related to material characterisation and application in electronics. A global network of more than 20 research centres and industry partners supports us in fulfilling this interdisciplinary task. Through research collaborations, we develop packaging concepts that increase efficiency and product quality, among other things. Figure 5 shows a novel embedding alternative that allows for an improved thermal performance in LED applications. The ceramics technology (low temperature co-fired ceramics) developed for the design of highly reliable multilayer circuits enables us to fabricate three-dimensional structures for complex microfluidics applications. Figure 6 shows a monitoring module, which has the highest number of layers published so far, used to cap-

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Abbildung 7: Lithographiespirale Figure 7: Lithography spiral.

Abbildung 8: MEMS-Labor am Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme Figure 8: MEMS-Lab at the Institute of Sensor and Actuator Systems

veröffentlichten Lagenzahl zur Erfassung biologischer Reaktionen, welche genau definierte Mischprozesse erfordern. Neben der Anwendung von Standardverfahren wie Fotolithographie (s. Abb. 7) findet eine kontinuierliche Erweiterung der technologischen Bandbreite des MEMS-Labors statt (s. Abbildung 8). Hierzu zählen alternative Lacktechnologien wie SU-8 und Trockenresiste sowie Möglichkeiten zur Oberflächenmodifikation von Silizium und Siliziumkarbid durch elektrochemische Porosizier- und Ätzverfahren. Neue Abscheideverfahren ermöglichen das Abscheiden von Hochleistungsmaterialien wie Siliziumkarbid und damit neue, zukunftsträchtige Forschungstätigkeiten auf Material- und Bauelement­ ebene.

ture biological reactions that require exactly defined mixing processes. In addition to the application of standard procedures like photolithography (see Fig. 7), we are continually expanding our technological spectrum at the MEMSLab (see Fig.8). This includes alternative technologies such as SU-8 and dry film resists, as well as options for the modification of silicon and silicon carbide surfaces through electro-chemical porous layer generation and etching procedures. New deposition processes allow for the deposition of high-performance materials such as silicon carbide, and thus for new seminal research activities in the fields of materials and devices.

Lehre

In the bachelor’s programme, the institute’s teaching includes, amongst others, basic lectures on Materials Technology and Sensor Technology and Sensor Systems. In addition to the transfer of knowledge, these courses also focus on practice-oriented training. Laboratory courses supplement the lectures, such as the one on materials technology, and advanced laboratory tutorials, for example, on microsensor technology.

Im Rahmen des Bachelorstudiums werden unter anderem die Grundvorlesungen Werkstoffe und Sensorik und Sensorsysteme abgehalten. Neben der Vermittlung von theoretischem Wissen steht dabei auch die praxisorientierte Ausbildung im Fokus. Neben vorlesungsbegleitenden Praktika, wie z.B. bei der Vorlesung Werkstoffe, werden

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Teaching

auch im Bereich der Fachvertiefungen Labor-Übungen wie z.B. Mikrosensortechnologie, angeboten. Im Masterstudium trägt das Institut in mehreren Modulen nachhaltig zum Lehrangebot bei. Dazu zählen die Pflichtmodule Technologie und Materialien und Bauelemente und Systeme, die jeweiligen Vertiefungspflichtmodule zu den genannten Pflichtmodulen sowie die Wahlmodule Mikro-/ Nanosystemtechnik, More than Moore ICs und Systems und Materials and Electronics Technology, in denen das erworbene Wissen aus dem Bachelorstudium auch durch die Einbindung von externen Referentinnen und Referenten aus der Industrie vertieft und erweitert werden kann.

The institute also makes a substantial contribution to the curricula of several modules of the master’s programme. These include the mandatory modules Technology and Materials and Components and Systems, the respective mandatory advanced modules, and the elective modules on Micro/Nanosystems Technology, More than Moore ICs and Systems, and Materials and Electronics Technology, in which also external speakers from industry are invited to help students expand and deepen knowledge acquired in their bachelor’s studies.

Das Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme  | 81

Manfred Schrödl

DAS INSTITUT FÜR ENERGIESYSTEME UND ELEKTRISCHE ANTRIEBE THE INSTITUTE OF ENERGY SYSTEMS AND ELECTRICAL DRIVES Das Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe befasst sich sowohl mit dem energetisch, ökonomisch und ökologisch optimalen Einsatz verschiedener Primärenergieträger zur Bereitstellung von Energiedienstleistungen in den Bereichen Elektrizität, Wärme und Verkehr als auch mit den klassischen Fragen der Antriebstechnik wie Maschinendesign, Regelung von Maschinen, Fehlererkennung und Stromrichtertechnik.

The Institute of Energy Systems and Electrical Drives focuses on using different primary energy sources in energetically, economically, and ecologically optimised ways in order to provide energy services in the areas of electricity, heating, and traffic, as well as on classical problems of drive technology such as machine design and control, error recognition, and power converter technology. Safely Generating and Delivering Energy

Energie sicher und verantwortungsvoll erzeugen und verteilen Die Energiesysteme werden unter Einsatz von Drehstromund Gleichstromtechnik immer umfassender, d. h. sie werden länder- und kontinenteübergreifend (Supergrids) und kombinieren umfassend unterschiedliche Energieträger, z. B. Gas und Elektroenergie (Universal Grids). Gleichzeitig dringt die Energieautomatisierung, vorangetrieben durch die Einbindung regenerativer Energieerzeugung und zunehmender Verbreitung der Elektromobilität, aus dem Übertragungsnetz in die Verteilnetze und auf die Verbraucherseite vor (Smart Grids). Der Stellenwert von leistungsfähiger Software für Modellierung, Analyse, Planung und den Betrieb von Energiesystemen wird noch weiter steigen. Aus diesen Herausforderungen leiten sich die folgenden Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe Elektrische Anlagen am Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe ab: •• Supergrids: transnationale und transkontinentale Verbundsysteme •• Smart Grid: Energieautomatisierung und Energieautonomisierung unter Einbindung dezentraler und erneuer-

Energy systems using three-phase or direct current technology are becoming more and more complex. They span countries and continents (supergrids) and combine a number of different energy carriers, e.g. gas and electrical energy (universal grids). At the same time, energy automation, driven by the inclusion of renewable energy production and an increasing prevalence of electro-mobility, is spreading from transmission grids to distribution grids, and even to consumers (smart grids). The importance of powerful software to model, analyse, plan, and operate energy systems will continue to increase. These challenges form the basis for research at the Working Group for Energy Systems Technology at the Institute of Energy Systems and Electrical Drives: Supergrids: trans-national and trans-continental interconnected systems; •• Smart grids: energy automation and increasing energy autonomy using decentralised and sustainable, mostly volatile energy sources and energy storage as well as grid integration of e-mobility; •• Universal grids: energy systems spanning different energy carriers and grids;

Das Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe  | 83

barer, meist volatiler Energieträger und Energiespeicher sowie der Netzanbindung der Elektromobilität •• Universal Grid: energieträger-übergreifende Energiesysteme •• Software: Software zur Modellierung, Analyse und Planung und für den Betrieb von Energiesystemen Energiekonzepte für die Zukunft Die Elektrizitätsversorgung befindet sich in einem epochalen Stadium des Umbruchs. In den letzten Jahren sind die Anteile Erneuerbarer Energieträger (EET) merklich angestiegen und haben leistungsmäßig in Mitteleuropa die Kapazitäten der Atomkraftwerke bereits deutlich übertroffen. Diese Erfolgsgeschichte führt auch dazu, dass sich die Struktur der Strommärkte grundsätzlich verändert. Flexible Lösungen werden in Zukunft ein zentrales Erfordernis darstellen, die Weichen in diese Richtung werden jetzt gestellt. Aber nicht nur Elektrizitätswirtschaft, auch Verkehr und die Versorgung mit Heiz­energie sind davon betroffen. In diesem aktuellen Spannungsfeld von Energiepolitik und -wirtschaft bewegen sich auch die Forschungsprojekte der Energy Economics Group. Diese umfassen Projekte für die EU und die Internationale Energieagentur, Projekte des Klima- und Energiefonds und der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft sowie wissenschaftliche Analysen für Unternehmen der Elektrizitätswirtschaft, für Ministerien, für die Regulierungsbehörde und andere. Diese können im Wesentlichen einem der folgenden Forschungsschwerpunkte zugeordnet werden: •• Analyse der Effekte von Liberalisierung vs. Regulierung in Energiesystemen •• Erarbeitung von Strategien zur effektiven und effizienten Forcierung erneuerbarer Energieträger •• Untersuchung der Effizienz von Politiken zur Reduktion der Treibhausgas-Emissionen •• Analyse möglicher neuer Markt-und Netzstrukturen zur Realisierung nachhaltiger Stromsysteme •• Entwicklung von Modellen zur Abbildung von Nachfrage und Angebot des Energieverbrauchs für Heizen,

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Abbildung 1: Zwei Module der PV-Anlage des Instituts Figure 1: Two elements of the institute’s photovoltaic system

•• Software: software for modelling, analysing, planning, and operating energy systems. Energy Concepts for the Future Electricity provision is in a state of momentous change. In recent years, the portion of energy from renewable sources has increased significantly, and in Central Europe it already clearly surpasses the capacity of nuclear power stations. This success story also means that the structure of energy markets has seen fundamental change. Flexible solutions will be a key requirement in the future, and their foundations are being laid today. But it is not just the electricity industry that is at stake, but also traffic and the supply of heating power. The Energy Economics Group’s research is situated in this field between energy politics and economics. It includes projects for the EU and the International Energy Agency, projects for the Climate and Energy Fund and the Austrian Research Promotion Agency, but also does scientific analysis for the electricity industry, for government departments, for the regulatory authority, and others. In general, projects can be classified into one of the following core research areas: •• Analysis of the effects of liberalisation vs. regulation in energy systems; •• Development of strategies for the effective and efficient promotion of renewable energy sources;

Strom und Verkehr. Hocheffiziente Antriebssysteme Betrachtet man eine nachhaltige Energieversorgung, so spielt die Effizienz auf der Verbraucherseite eine bedeutende Rolle. Elektromotoren verbrauchen einen großen Anteil der elektrisch erzeugten Energie, eine Erhöhung des Wirkungsgrades zahlt sich hier somit besonders aus. Dabei kann entweder der Wirkungsgrad des bereits eingesetzten Motortyps verbessert werden (z. B. die neuen Effizienzklassen der Asynchronmotoren) oder auf andere Motortypen gewechselt werden (z.  B. Wechsel auf eine permanentmagneterregte Synchronmaschine oder einen Synchronreluktanzmotor). Bei drehzahlvariablen Antrieben wird ein Wechselrichter eingesetzt, welcher den Wirkungsgrad des gesamten Antriebes mit beeinflusst. Dabei spielt nicht nur die Leistungselektronik eine Rolle, sondern auch die Regelung des Motors und die dafür notwendigen Komponenten. Letztendlich ist eine optimale Ausnutzung eines Motors dann gegeben, wenn dieser möglichst lange ohne unerwartete Reparaturen betrieben werden kann. Dies erfordert, den „Gesundheitszustand“ der Maschine bestimmen zu können und Wartungsarbeiten kurz vor einem Ausfall auszuführen. Für unsere dritte Arbeitsgruppe Elektrische Antriebe und Maschinen ergeben sich somit folgende Forschungsschwerpunkte:

Abbildung 2: 3D-Finite Elemente Berechnung elektrischer Maschinen Figure 2: 3D Finite Element calculation of electrical machines Abb.3 Prototyp einer 4.000 Nm-Traktionsmaschine Figure 3: Prototype of a 4.000 Nm Traction machine

•• Efficiency studies on policies to reduce greenhouse gas emission; •• Analysis of possible new market and net structures for an implementation of sustainable power systems; •• Development of models to map demand and supply in energy consumption for heating, electricity and transport. Highly Efficient Drive Systems Efficiency by consumers is an important factor in the topic of a sustainable energy supply. Electric machines consume a large part of generated electric energy; increases in their efficiency therefore have significant impact. We can either increase the efficiency of an existing type of machine (e.g. the new efficiency classes of asynchronous motors), or use different types of machines (e.g. change to permanent magnet synchronous or synchronous reluctance motors). A power inverter can influence the efficiency of the entire drive of variable speed drives. In addition to power electronics, motor regulation and

Das Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe  | 85

•• Sensorlose Regelung von Asynchron- und Synchronmotoren – INFORM-Verfahren (hoher Wirkungsgrad, Reduktion an Komponenten) •• Fehlererkennung bei elektrischen Antrieben (optimale Planung von Wartungsarbeiten) •• Finite-Elemente-Berechnung von elektrischen Maschinen (Erhöhung der Effizienz von Motoren und Transformatoren) •• Leistungselektronik (Steigerung des Wirkungsgrades durch Einsatz neuer Bauteile und Topologien) Lehre Im Rahmen des Bachelorstudiums wird das Modul Energie- und Antriebstechnik abgehalten: In der Vorlesung Energieversorgung sollen die Grundlagen zum Verständnis der Zusammenhänge im Energiesystem, insbesondere im elektrischen Energiesystem, gelegt werden. Neben den wichtigsten Berechnungs- und Analysewerkzeugen werden dabei auch die Komponenten des Energiesystems von Energiewandlung, Energieübertragung und -verteilung bis zur Energieanwendung vorgestellt. Darüber hinaus werden auch Fragen der Wirtschaftlichkeit beleuchtet. In der Vorlesung Maschinen und Antriebe werden die Strukturen von elektrischen Antrieben und einfachen Stromrichterschaltungen gezeigt. Nach dem Kennenlernen der klassischen Gleichstrommaschine wird die Permanentmagnet-Synchronmaschine (PSM) mit Hilfe der Raumzeigerrechnung vorgestellt. Dabei werden auch der Unterschied zwischen Brushless-DC-Betrieb und Sinus-Betrieb der PSM sowie die verschiedenen Betriebsarten (drehmoment-, drehzahl- und lagegeregelt) ausgearbeitet. Im Masterstudium Energie- und Automatisierungstechnik ist das Institut in mehreren Modulen vertreten. Als Auszug seien die Vorlesungen Kraftwerke, Regenerative Energiesysteme, Elektrische Maschinen, Leistungselektronik und Stromrichtertechnik, Energieökonomie und Energiemodelle und Analysen genannt. Durch die Kooperation mit externen Lektorinnen und Lektoren aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen wird

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the necessary components are also important. Ultimately, optimal utilisation of a machine means that it can be run over a long period of time without unexpected repairs. Therefore, we need to be able to determine the “health” of a machine in order to carry out maintenance before breakdown. Our third working group, Electrical Drives and Machines, therefore focuses on the following research fields: •• Sensorless regulation of asynchronous and synchronous motors – INFORM procedures (high efficiency, reduction of components); •• Error detection in electrical drives (optimal maintenance planning); •• Finite element calculation for electrical machines (increase in motor and transformer efficiency); •• Power electronics (increasing efficiency by using new components and topologies). Teaching Our contribution to the bachelor’s programme is the Energy and Drive Technology module, with the class on Energy Supply aiming to provide a basic understanding of energy systems, in particular of electrical ones. In addition to the main tools for calculation and analysis, it also presents energy system components for energy conversion, transmission, distribution, and the use of energy. It also examines problems of economic efficiency. The Machines and Drives course focuses on the structures of electrical drives and simple rectifier circuits. After an introduction to the classical DC motor, the permanent magnet synchronous machine (PSM) is demonstrated with space vector calculation. It also elaborates on the difference between brushless DC operation and sinus operation of PSM as well as different operation categories (speed, torque, and position control). In the master’s programme Energy and Automation Technology, the institute contributes to several modules, e.g. the classes Power Stations, Regenerative Energy Systems, Electrical Machines, Power Electronics and Current Inverter Technology, Energy Economics and En-

der Wissenstransfer zwischen Wissenschaft und Praxis sichergestellt. Infrastruktur An Forschungs- und Lehrinfrastruktur stehen den Studierenden unter anderem die Hochspannungshalle des Instituts sowie zwei kleinere Versuchskabinen zur Verfügung, die Photovoltaik-Versuchsanlage mit Batteriespeicher und der Möglichkeit des Inselbetriebes sowie ein Demonstrator für ein Leitstellensystem (SCADA) und Schutzgeräte verschiedener Hersteller. Aktuell wird ein Echtzeit-Simulationssystem inklusive Verstärker-Messtechnik aufgebaut. Der Maschinensaal des Instituts wird sowohl für die Grundlagenausbildung als auch für aktuelle Forschungsprojekte genutzt. Eine, in der Amplitude variable, Drehstromversorgung (50Hz, 0...400VAC, 60kVA) sowie die „Hausbatterie“ (+/- 220VDC, 66kW) stehen neben dem klassischen 50Hz/400VAC-Drehstromnetz als Energiequelle zur Verfügung. Insgesamt neun Lastmaschinen unterschiedlicher Leistung ermöglichen, unsere Antriebe in allen vier Quadranten zu betreiben. Insgesamt steht eine elektrische Anschlussleistung von 315kVA zur Verfügung.Moderne computerunterstützte Netzanalysetools, Simulations- sowie Finite-Elemente-Berechnungsprogramme sind vorhanden und werden in Forschung und Lehre eingesetzt.

ergy Models and Analyses. Collaborating with external lecturers from industry and research institutions guarantees the exchange of knowledge between research and practice. Infrastructure The research and teaching infrastructure available to students includes the institute’s high voltage hall as well as two smaller test cabins, the photovoltaics experimental facility with battery storage and the option of island operation, a demonstrator for a system control centre (SCADA), and protective devices from different manufacturers. Currently, we are installing a real time simulation system with amplifier measurement technology. The institute’s machine room is used in basic training as well as for current research projects. In addition to the traditional 50Hz, 400VAC three-phase supply, our energy sources include an amplitude-variable three-phase supply (50Hz, 0...400VAC, 60kVA), and a “house battery” (+/- 220VDC, 66kW). A total of nine load machines with varying performance enable us to operate our drives in all four quadrants. Altogether, the connected electrical load is 315kVA. Modern computer-based network analysis tools, simulation, and finite element calculation programmes are used in both teaching and research.

Das Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe  | 87

Abbildung/Figure 4: Manfred Schrödl

Manfred Schrödl Manfred Schrödl, geboren 1958, studierte Elektrotechnik an der TU Wien. Promotion 1987, Habilitation 1992 für das Fach Elektrische Antriebe und Maschinen. 1993– 1998 Abteilungsleiter bzw. Bereichsleiter bei ELIN und ATB. Seit 1998 Ordinarius für Elektrische Antriebe und Maschinen und Institutsvorstand des Institutes für Elek­ trische Antriebe und Maschinen (bis 2011) bzw. des Institutes für Energiesysteme und Elektrische Antriebe (seit 2011).

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Manfred Schrödl, born 1958, studied Electrical Engineering at TU Wien. PhD in 1987, Habilitation in 1992 on the subject Electrical Drives and Machines. 1993–1998 Head of R&D department at ELIN and ATB. February 1998: Full Professor for Electrical Drives and Machines and since then Head of the Institute of Energy Systems and Electrical Drives.

Abbildung/Figure 5: Wolfgang Gawlik

Wolfgang Gawlik Wolfgang Gawlik, geboren 1971, studierte Elektrotechnik an der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg. 1997–1999 Konstrukteur für Turbogene­ ratoren. 1999–2004 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgung der FAU Erlangen-Nürnberg, Promotion 2004. 2004–2011 Senior Key Expert System Dynamics und Senior Project Manager bei Siemens Power Technologies International. Seit 2011 Universitätsprofessor für Energiesystemtechnik am Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe.

Wolfgang Gawlik, born 1971, studied Electrical Engineering at Friedrich-Alexander-University (FAU) Erlangen-Nuremberg. 1997–1999 Design engineer for turbo generators. 1999–2004 research assistant at the Institute for Electrical Power Systems of FAU Erlangen-Nuremberg, PhD 2004. 2004–2011 Senior Key Expert System Dynamics and Senior Project Manager at Siemens Power Technologies International. Since 2011 University Professor for Energy Systems Technology at the Institute of Energy Systems and Electrical Drives.

Das Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe  | 89

Abbildung/Figure 6: Reinhard Haas

Reinhard Haas Reinhard Haas, geboren 1959, studierte Maschinenbau an der TU Wien. Promotion in Energiewirtschaft, Habilitation 1997 für das Fach Energiewirtschaft, seit 2010 Univ. Prof. in der Energy Economics Group des heutigen Instituts für Energiesysteme und Elektrische Antriebe.

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Reinhard Haas, born 1959, studied Mechanical Engineering at TU Wien. PhD and later (1997) habilitation, both on the topic of Energy Economics. Since 2010 Professor at the Energy Economics Group at the Institute of Energy Systems and Electrical Drives.

Andreas Kugi

DAS INSTITUT FÜR AUTOMATISIERUNGS- UND REGELUNGSTECHNIK (ACIN) THE AUTOMATION AND CONTROL INSTITUTE (ACIN) Integrierte automatisierungstechnische Lösungen finden sich heutzutage in nahezu jedem technischen Produkt – von der Spielkonsole über das Auto bis hin zu komplexen Produktionsstraßen. Die steigende Leistungsfähigkeit und Integration von Hard- und Softwarekomponenten sowie die zunehmende informationstechnische Vernetzung eröffnen komplett neue Möglichkeiten. Das Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik (ACIN) widmet sich hierbei einer der zentralen zukünftigen Herausforderungen: Wir entwickeln Technologien und Methoden, um die immer komplexer werdenden und immer stärker vernetzten S ­ ysteme zu beherrschen und gleichzeitig einen für den Menschen einfach handhabbaren sowie möglichst ressourcenoptimalen und umweltschonenden Betrieb zu gewährleisten. Das Institut betreibt Grundlagenforschung auf den Gebieten der industriellen Automatisierungs- und Steuerungstechnik, der Präzisions- und Messtechnologie, der kognitiven Robotik sowie der Modellierung, Optimierung, Steuerung und Regelung komplexer dynamischer Systeme. Es ist bestrebt, im Rahmen von mittel- und langfristigen strategischen Partnerschaften mit der Industrie, die neuesten Erkenntnisse und Methoden zur Lösung konkreter, praktischer Problemstellungen anzuwenden. Besonderer Wert wird dabei in allen Bereichen auf eine sehr enge Verknüpfung von grundlagenorientierter Methodenentwicklung und anwendungsbezogener Forschung gelegt. In der akademischen, forschungsgeleiteten Lehre ist das Institut verantwortlich für die Grundlagenausbildung

Integrated automation technology solutions are nowadays found in nearly every technical product – from gaming consoles to automobiles to complex production lines. The increasing performance and integration of hardware and software components and growing IT networking open up completely new possibilities. The Automation and Control Institute (ACIN) devotes itself to one of the crucial future challenges: We develop technologies and methods to master systems that are becoming increasingly complex and interconnected and, at the same time, guarantee operations that are easy to manage and as resource-efficient and environmentally-friendly for people as possible. The institute conducts basic research in the fields of industrial automation and control technology, precision and measurement technology, cognitive robotics and modelling, optimisation, and control of complex dynamic systems. It strives to apply the newest technologies and methods to solving specific practical problems through medium and long-term strategic partnerships with the industry. Special emphasis is placed on a very close connection between basic and applied research. When it comes to research-led academic teaching, the institute is responsible for basic education in the Electrical Engineering and Computer Science bachelor’s degree courses in Mathematical Modelling, Measurement Technology, and Automation and Control; and for the Computer Science bachelor’s degree course in Control. In the Electrical Engineering and Information Techno­ logy master’s degree programmes and, in particular, in the Energy and Automation Technology master’s degree

Das Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik (ACIN)  | 91

im Bachelorstudium Elektrotechnik und Informationstechnik im Bereich Modellbildung, Messtechnik sowie Automatisierungs- und Regelungstechnik und für das Bachelorstudium Technische Informatik im Bereich Regelungstechnik. In den Masterstudien der Elektrotechnik und Informationstechnik, im Speziellen im Masterstudium Energie- und Automatisierungstechnik, ist das Institut verantwortlich für die vertiefende Ausbildung in den Themengebieten Regelungstheorie und Regelungstechnik, mathematische Modellbildung, Optimierung, Prozessidentifikation, Prozesstechnik, kognitive Robotik, Steuerungstechnik, Mechatronik und Präzisionstechnologie, optische Messtechnik, bildgebende Messsysteme und Bildverarbeitung. Dabei ist es uns ein besonderes Anliegen, den Studierenden sowohl eine umfassende, methodisch fundierte Grundlagenausbildung anzubieten, als ihnen auch die Möglichkeit zu geben, die erworbenen theoretischen Kenntnisse in mehreren Laboratorien in konkreten, praktischen Experimenten anzuwenden. Das Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik umfasst drei Forschungsgruppen: Komplexe Dynamische Systeme, Industrielle Automationstechnik und Sehen für Roboter. Komplexe dynamische Systeme Der Forschungsbereich für Komplexe Dynamische Systeme beschäftigt sich mit der Modellierung, Simulation, Analyse, Identifikation, Optimierung, Steuerung und Regelung komplexer dynamischer Systeme. Dabei bilden die mathematisch fundierte Modellierung und die Systemtheorie und Regelungstechnik die Querschnittswissenschaften für einen großen Einsatzbereich, beginnend bei mikroelektronischen Komponenten über dynamische Antriebs- und Sensorsysteme, Energie- und Kommunikationssysteme, Medizintechnik bis hin zu komplexen Produktionsanlagen. Die Ziele der Forschung sind in erster Linie die Optimierung des Systemverhaltens hinsichtlich der dynamischen Eigenschaften, der Genauigkeit, der Robustheit, der Zuverlässigkeit und der Flexibilität. Im Weiteren

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programme, the institute is responsible for teaching in the following advanced topics: control theory and control engineering, mathematical modelling, optimisation, process identification, process engineering, machine vision and cognitive robotics, control technology, mechatronics and precision engineering, optical measurement systems, nano-metrology systems, and image processing. It is especially important to us to offer students comprehensive and methodical concepts as well as to provide opportunities to apply the acquired theoretical knowledge in specific practical experiments in multiple laboratories. The Automation and Control Institute (ACIN) comprises three research groups: Complex Dynamical Systems, Industrial Automation, and Vision for Robotics. Complex Dynamic Systems The research field of this group deals with mathematical modelling, simulation, analysis, identification, optimisation, and control of complex dynamic systems. Mathematical modelling, systems theory, and control make up an interdisciplinary science covering a large field of applications ranging from microelectronic components to dynamic drive and sensor systems, energy and communications systems, medical engineering, and complex production systems. The goal of research is mainly to optimise the system behaviour with respect to dynamic properties, precision, robustness, reliability, and flexibility. Furthermore, the aim is to increase productivity and resource efficiency (energy and raw materials use), minimise system costs, e.g. through targeted material and sensor (software-sensor) savings, and create new forms of human-machine interaction. The synergistic interaction between design, actuator and sensor technology, (non-linear) control to its implementation in IT, and automation is an integral component of our research activities. The newest concepts of systems theory and control are implemented in specific practical applications through numerous cooperation projects with interna-

werden im Rahmen der Forschung eine Erhöhung der Produktivität und Ressourceneffizienz (Energie- und Rohstoffeinsatz), eine Minimierung der Systemkosten beispielsweise durch gezielte Einsparung von Material und Sensoren (Softsensorik) sowie neue Formen der Mensch-Maschine-Interaktion angestrebt. Das synergetische Zusammenspiel von Konstruktion, Aktorik und Sensorik, (nichtlinearer) Regelungstechnik bis hin zur infor-

tional industry partners from the automotive industry to the field of hydraulic, pneumatic, and electric drive systems, machine tool manufacturing, rolling mills, and other production plants, to the semiconductor industry and medical engineering.

mations- und automatisierungstechnischen Umsetzung ist integraler Bestandteil unserer Forschungsaktivitäten. In einer Vielzahl von Kooperationsprojekten mit internationalen Industriepartnern, von der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie über den Bereich der hydraulischen, pneumatischen und elektrischen Antriebssysteme, dem Werkzeugmaschinenbau, von Walzwerken und anderen Produktionsanlagen bis hin zur Halbleiterindustrie und Medizintechnik, werden die neuesten methodischen Konzepte der Systemtheorie und Regelungstechnik an konkreten, praktischen Fragestellungen umgesetzt.

This research group conducts future-oriented research in the areas of mechatronics and precision engineering, scientific instrumentation, in-process measurement systems, and automation and process control systems in production and test engineering. Ever increasing demands for higher precision and improved throughput require an integrated design approach that includes both hardware and software. Overcoming these challenges in a systematic way requires fundamental research on the ideal integration of process design and control design. In the research domain of mechatronic systems the goal is to develop an integrated design approach that enables scientific instruments, production-, and in-process measurement systems with high precision and high performance for the high-tech industry. Already at the system design phase all components involved in the specific application as well as their interplay have to be considered. Examples for these components are the mechanical structure of the device as well as the power amplifier, the actuators, the sensors, the electronics, and the real-time control system. To meet these specifications, the final system, including all hard- and software components, has to be tailored to and optimized for each specific application. This integrated systematic approach enables mechatronic systems with nanometer precision and very high throughput, which are used e.g. in lithography systems for semiconductor manufacturing. Research on automation systems is focused on the development of modular and component-based automation for batch processes as well as discrete manufacturing systems. Here, the research objectives are to simplify the engineering, commissioning and condition

Industrielle Automationstechnik Der Forschungsbereich Industrielle Automationstechnik betreibt zukunftsorientierte Forschung auf den Gebieten der Mechatronik und Präzisionstechnologie, der wissenschaftlichen Instrumentierung, der In-Prozess-Messtechnik sowie von Automatisierungs- und Steuerungssystemen in der Produktion und Prüftechnik. Steigende Anforderungen wie zunehmende Präzision und wachsender Durchsatz verlangen nach einem, die Hardware und die Software umfassenden, intelligenten Gesamtansatz. Diese Herausforderungen in einem systematischen Ansatz zu lösen, erfordert grundlegende Forschung hinsichtlich optimaler Integration von Prozessdesign und Systemsteuerungs- und Regelungsentwurf. Im Anwendungsbereich mechatronischer Systeme zielt die Forschung auf die Entwicklung eines integrier­ ten Systemansatzes zum Entwurf von hochpräzisen und leistungsstarken Systemen für die Produktion und In-Prozess-Messtechnik in der Hochtechnologie. Das

Industrial Automation

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monitoring of industrial automation and production systems in order to increase system reliability and minimise outages and downtimes. Further requirements for the system integration are modular architectures for encapsulating functionalities and re-usability of subsystems and components, robust and economic implementation, as well as re-configurability and sustainability.

Vision for Robotics

Abbildung 1: Die Entwicklung präzisionsmechatronischer Systeme für schnelle Rasterkraftmikroskopie ermöglicht Messungen auf der Nanometerskala bis zu 1000mal schneller als bisher. Figure 1: Developing precision mechatronic systems for high-speed atomic force microscopy allows for measurements at the nanometer scale up to 1000 times faster than currently possible.

Systemdesign berücksichtigt konsequent alle für die Anwendung relevanten physikalischen Wechselwirkungen und Komponenten, wie beispielsweise die mechanische Struktur, Leistungsverstärker, Aktoren, Sensoren, Signalkonditionierung, das Datenakquisitions- und Regelungssystem und die Spezifikationen der eigentlichen Anwendung. Diese systematische Integration ermöglicht mechatronische Systeme mit einer Präzision im Nanometerbereich und sehr hohen Positioniergeschwindigkeiten. Im Anwendungsbereich Automatisierungs- und Steuerungssysteme wird an modularen und komponentenbasierten Automatisierungslösungen für kontinuierliche Produktionsprozesse und diskrete Fertigungssysteme geforscht. Die Forschungsziele hierbei sind die Vereinfachung der Entwicklung von Steuerungssystemen sowie die Integration der Steuerung mit einer durchgängigen Zustandsüberwachung der Produktionssysteme zur vorausschauenden Wartung, um die Systemzuverlässigkeit zu erhöhen und Ausfälle und Stillstandzeiten zu minimieren.

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This research group investigates models and methods to provide robots with “vision” with the objective to perceive their environment and operate intelligently. The goal is to research cognitive methods that allow for safe navigation, recognition and classification of objects and their function, and the manipulation of known and novel objects. Classic colour cameras and 3D cameras operate with structured or radiated light depending on the application. The characteristics of the environment and the objects’ three-dimensional (3D) structure are calculated and directly linked to control the actions of the robots. Situated knowledge is used to robustly create “vision” in different environments. For instance, cups typically rest on tables or other horizontal surfaces, while door handles, switches, or electrical outlets are found on walls. This makes it possible to reliably detect a large number of objects and object classes (> 100). We use these methods in industrial robotics, enabling robots to flexibly react to new components, and in the field of service robotics and future household robots. HOBBIT Helps Old People: A Robot Picks Up Objects from the Floor The first care robot prototype was built during the course of the EU HOBBIT project. This mobile home assistant will help older people, on command and in their own four walls, with simple manipulation, eliminating dangers and thus avoiding falls, and will seek aid in case of an emergency.

Sehen für Roboter Die Forschungsgruppe beschäftigt sich mit Modellen und Methoden, um Robotern das „Sehen“ für intelligentes Agieren beizubringen. Ziel ist es, kognitive Methoden zu erforschen, die es ermöglichen sicher zu navigieren, Gegenstände in Kategorien einzuteilen und beliebige Objekte zu greifen. Je nach Anwendung kommen klassische Farbkameras oder 3D-Kameras, die mit strukturiertem Licht oder Lichtlaufzeit arbeiten, zum Einsatz. Dabei werden die Merkmale der dreidimensionalen (3D-)Struktur der Umgebung und von Objekten berechnet, da diese direkt an die Aktionen des Roboters geknüpft werden können. Um „Sehen“ in verschiedenen Umgebungen robust zu gestalten, wird situiertes Wissen benutzt. Zum Beispiel stehen Tassen typischerweise nur auf Tischen oder anderen horizontalen Flächen, während Türklinken, Schalter oder Steckdosen an Wänden zu finden sind. Dadurch wird es möglich, eine große Anzahl an Objekten und Objektklassen (> 100) zuverlässig zu erkennen. Einsatz finden diese Methoden in der industriellen Robotik, um Roboter flexibel auf neue Teile reagieren zu lassen, und im Bereich der Service-Robotik sowie für zukünftige Roboter im Haushaltsbereich. „HOBBIT“ hilft alten Personen. Ein Roboter hebt Dinge vom Boden auf Im Zuge des EU-Projektes „HOBBIT“ wurde der erste Prototyp eines Pflegeroboters fertiggestellt. Der mobile Heimassistent soll ältere Menschen in den eigenen vier Wänden bei einfachen Handgriffen auf Befehl unterstützen, Gefahren beseitigen und so Stürze vermeiden sowie im Notfall Hilfe holen. HOBBIT setzt neueste Forschungen in die Praxis um. Neben dem Lernen, Erkennen, Finden und Bewegen von Gegenständen wird der Heimassistent die Wohnung eigenständig erkunden und fixe Hindernisse wie Wände oder das Mobiliar selbstständig erkennen. Per Sprachausgabe kann das Gerät an Arzttermine oder die Einnahme von Medikamenten erinnern. Außerdem soll

Abbildung 2: HOBBIT hilft alten Personen: Roboter hebt Dinge vom Boden auf. Figure 2: HOBBIT helps old people: A robot picks up objects from the floor.

HOBBIT puts the latest research into practice. In addition to learning, detecting, finding, and moving objects, the home assistant will independently examine the household and autonomously detect fixed obstacles such as walls or furniture. Using its voice output, the device can issue reminders for doctor’s appointments or taking medication. Furthermore, HOBBIT will differentiate its owners from visitors and static objects thanks to facial recognition.

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Abbildung 3: Optimale Bewegungssteuerung von Linearachsen zur Handhabung biegeschlaffer Materialien. Figure 3: Ideally controlling the movement of linear axes to handle flexible materials. Abbildung 4: Dressiergerüst zum Einstellen der gewünschten mechanischen Eigenschaften und einer definierten Oberflächenstruktur von verzinktem Stahlband Figure 4: Skin pass mill for setting the desired mechanical characteristics and a defined surface structure of a galvanised steel strip.

HOBBIT seinen Besitzer/seine Besitzerin dank Gesichtserkennung von Besuchern und statischen Objekten unterscheiden können. Festo Systemlabor: Anwendungsorientierte Grundlagenforschung für die intelligente Fabrikund Prozessautomatisierung Das von der Firma Festo finanzierte Systemlabor am ACIN beschäftigt sich mit zukunftsweisenden Themen der Automatisierungstechnik. So wird im Bereich der optischen Messtechnik an neuen, hochpräzisen Messmethoden zur absoluten Positionsbestimmung geforscht und für die automatisierte Handhabung von biegeschlaffen Materialien (Matten, dünne Folien, Stoffe) werden neue, modellbasierte Automatisierungskonzepte entwickelt. Im Weiteren werden Konzepte für den vereinfachten komponentenbasierten Entwurf von industriellen

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Festo System Laboratory: Application-oriented Basic Research for Intelligent Factory and Process Automation The system laboratory at ACIN, financed by the Festo Company, deals with forward-looking topics in automation technology. It conducts research in the field of optic measurement technology on new, high-precision measurement methods for absolute position determination, and new model-based automation concepts are developed for automatically handling flexible materials (mats, thin foils, and substances). Furthermore, research is also conducted on concepts for the simplified, component-based design of industrial control applications and to optimally (in terms of time and energy) control the movement of pneumatic and electric drive systems. Model-Based Process Control in Steel and Rolling Mills Research is conducted on control technology tasks in the industrial production processes of steel and rolling mills in the course of multiple research collaborations, among them the Christian Doppler Laboratory for Model-based Process Control in the Steel Industry, directed by Prof. Andreas Kugi. Specifically, these are forming processes, heat treatment and cooling processes, surface treat-

Steuerungsapplikationen sowie zur optimalen (zeit- und energieoptimalen) Bewegungssteuerung von Linearantrieben erforscht.

Abbildung 5: Andreas Kugi Figure 5: Andreas Kugi

Modellbasierte Prozessregelung in Stahl- und Walzwerken Regelungstechnische Aufgaben in industriellen Produktionsprozessen in Stahl- und Walzwerken werden im Zuge mehrerer Forschungskooperationen, darunter das Christian Doppler-Labor für Modellbasierte Prozessregelung in der Stahlindustrie unter der Leitung von Prof. Andreas Kugi, erforscht. Im Speziellen handelt es sich um Umformprozesse, Wärmebehandlungs- und Kühlprozesse, Oberflächenbehandlungs- und Beschichtungsprozesse sowie Transportvorgänge. Zu den verwendeten Methoden zählen mathematische Modellierung und Simulation, Vereinfachung hochdimensionaler dynamischer Modelle, nichtlineare Regelungsalgorithmen, optimierungsbasierte Regelungen, Algorithmen zur Diagnoseund Zustandsüberwachung sowie Beobachtersysteme zur Schätzung von nicht messbaren Größen. Die typischen Ziele dabei sind Null-Fehler-Produktion, dokumentierbare und höchste Produktqualität, maximierte Durchsätze und nachhaltiger Umgang mit Ressourcen. Andreas Kugi Andreas Kugi, geboren 1967 in Villach, studierte Elektrotechnik an der Technischen Universität Graz. Im Jahr 2000, fünf Jahre nach seiner Promotion in Automatisierungstechnik an der Johannes Kepler Universität (JKU) in Linz erhielt er die venia docendi für das Fach „Regelungstechnik und Regelungstheorie“ an der JKU. Von 2002 bis 2007 war er Ordinarius für Systemtheorie und Regelungstechnik an der Universität des Saarlandes, Saarbrücken. Seit 2007 ist Andreas Kugi Professor für Komplexe Dynamische Systeme und Vorstand des Instituts für Automatisierungs- und Regelungstechnik an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Wien.

ment and coating processes, and transport processes. Tailored mathematical modelling and simulation, the simplification of high-dimensional dynamical models, non-linear control algorithms, optimisation-based control, algorithms for diagnosis and condition monitoring, and observation systems for estimating non-measurable quantities are among the methods developed. Typical goals include zero-defect production, documentable top product quality, maximised throughput, and the sustainable use of resources. Andreas Kugi Born in 1967 in Villach, Andreas Kugi studied Electrical Engineering at the Graz University of Technology. In 2000, five years after obtaining his doctorate in Automation at the Johannes Kepler University (JKU) in Linz, he obtained his venia docendi in the field of Control Systems Technology and Control Theory at the JKU. He served as Full Professor of Systems Theory and Control at the Saarland University, Saarbrücken from 2002 to 2007. Since 2007, Andreas Kugi has been serving as Professor of Complex Dynamical Systems, and is the chairman of the Automation and Control Institute at the TU Wien’s Faculty of Electrical Engineering and Information Technology. Andreas Kugi is a full member of the Austrian Academy of Sciences, editor-in-chief of the IFAC journal Con-

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Andreas Kugi ist wirkliches Mitglied der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, Editor-in-Chief des IFAC Journals Control Engineering Practice und Mitglied der Fachkommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Exzellenzinitiative. Seit 2014 leitet er das Christian Doppler-Labor für Modellbasierte Prozessregelung in der Stahlindustrie.

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trol Engineering Practice, and a member of the German Research Foundation (DFG) through the Excellence Initiative. He directs the Christian Doppler Laboratory for Model-Based Process Control in the Steel Industry since 2014.

Hermann Kaindl, Axel Jantsch

INSTITUT FÜR COMPUTERTECHNIK INSTITUTE OF COMPUTER TECHNOLOGY Das Institut für Computertechnik, 1973 als „Institut für Datenverarbeitung“ gegründet, beschäftigt sich mit den verschiedensten Facetten von Computersystemen. Sowohl die verwendete Technologie, die Entwurfsmethoden, die untersuchten Architekturen als auch die Anwendungsgebiete unterliegen bis heute einem ständigen und bisweilen auch radikalen Wandel. Während in den frühen Jahren der Schwerpunkt auf Mainframes und „Allzweck“-Computern lag, hat er sich heute zu eingebetteten, heterogenen und anwendungsspezifischen Computersystemen verlagert. Zu den Herausforderungen des raschen Technologiewandels hat sich im Laufe der Jahre immer mehr die Beherrschung der Komplexität sowohl im Entwurf als auch im Betrieb von Computersystemen gesellt. Das Institut für Computertechnik befasst sich primär mit Systems on Chip, Embedded Systems und Computer Hardware sowie Software und Systems Engineering.

The Institute of Computer Technology (ICT), established in 1973 as the Institute for Data Processing, studies computer systems in many varieties. To this day, the technology used, design methods, architectures, and application fields are subject to rapid and sometimes even radical change. While in the early days, the focus was on mainframes and general-purpose computers, it has now shifted to embedded, heterogeneous, and application-specific computer systems. In addition to the challenges of rapid technology change, handling the complexity of computer systems in terms of design as well as operations has become increasingly important over the years. The work of the Institute of Computer Technology focuses mainly on systems on chip, embedded systems, computer hardware, software engineering, and systems engineering. Research into Systems on Chip

Forschung zu Systems on Chip Der Entwurf eines Systems on Chip (SoC), insbesondere das Anordnen von mehreren Milliarden Transistoren auf einem kleinen Siliziumblättchen, ist ein komplexes Unterfangen. Für einen 2 cm x 2 cm großen Chip ist es vergleichbar mit dem Bau einer Stadt für die gesamte Erdbevölkerung auf einer Grundfläche von der Größe der Skandinavischen Halbinsel. Da wie dort müssen mehrere Milliarden Objekte platziert und mit einer hierarchischen Transportinfrastruktur verbunden werden. In beiden Fällen braucht es ein Energieverteilungs- und ein Abfallentsorgungssystem, kleine und große Lager sowie eine avancierte Koordination, um das klaglose Funkti-

The design of a System on Chip (SoC), in particular the arrangement of several billions of transistors on a small silicon die, is a complex venture. A 2 cm x 2 cm chip, for example, can be compared to building a city for the entire human population on an area the size of the Scandinavian Peninsula. In both cases, energy distribution and waste disposal systems are necessary, small and large storage facilities as well as advanced coordination in order to ensure the smooth functioning of the entire organism. Faults that occur must be adequately addressed, safety and security ensured, disasters avoided, and unexpected difficulties handled in an elegant manner. In one case, various mate-

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Abbildung 1 (oben links): Eine am ICT entwickelte Headset Transceiver Schaltung. Figure 1 (top left): A headset transceiver circuit developed at the ICT. Abbildung 2 (oben rechts): Design, Test und Analyse von hochintegrierten Schaltungen Figure 2 (top right): Design, test, and analysis of highly integrated circuits. Abbildung 3 (unten links): Mikrometergroße Strukturen auf einem Siliziumblättchen. Figure 3 (bottom left): Micrometre-sized structures on a silicon chip.

onieren des ganzen Organismus zu sicherzustellen. Es gilt, mit auftretenden Fehlern angemessen umzugehen, Sicherheit zu gewährleisten, Katastrophen zu vermeiden und unvorhergesehene Schwierigkeiten elegant zu behandeln. Im einen Fall werden unterschiedlichste Materialien transportiert und verarbeitet, im anderen Fall Daten, aber in beiden Fällen sind die Herausforderungen enorm. Während der Bau einer solchen Stadt heute kaum zu bewältigen sein dürfte, werden SoCs Jahr für Jahr entworfen und hergestellt und tragen zum Funktionieren und zur steten Weiterentwicklung unserer Gesell-

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rials are transported and processed, in the other it is data, but both cases involve huge challenges. Currently, we would probably not be capable of building such a city, but SoCs are designed and produced frequently and contribute to the functioning and ongoing development of our society. In the years to come, we expect the demand for SoCs to increase rapidly and continuously with the dramatic growth of the Internet of Things (IoT). The Institute of Computer Technology studies architecture and design methods for digital and analogue in-

schaft bei. Es ist zu erwarten, dass der Bedarf an SoCs mit dem dramatischen Wachstum des Internet of Things (IoT) in den nächsten Jahren rasch und stetig ansteigen wird. Das Institut für Computertechnik beschäftigt sich sowohl mit der Architektur und den Entwurfsmethoden für digitale und analoge integrierte Schaltungen, welche die Hardware von SoCs darstellen, als auch mit eingebetteter Software.

Abbildung 4: Diskurs-Modell für automatisierte Generierung des Graphischen User Interface eines Einkaufswagen-Roboters Figure 4: Discourse model for the automated generation of the graphical user interface of a shopping cart robot.

Forschung zu Software- und Systemtechnik

Research on Software and Systems Engineering

Auch Software braucht eine Architektur, welche sowohl die grobe Struktur von Sub-Systemen als auch das interne Verhalten dieser Sub-Systeme untereinander definiert. Ohne eine solche Architektur kann die Komplexität industrieller Software nicht bewältigt werden. Von außen betrachtet muss definiert werden, was die Software unter welchen Randbedingungen können muss; dies

Software needs architecture, too. It defines the high-level structuring into sub-systems as well as the internal behavior of these sub-systems among each other. Without such an architecture, we would not be able to cope with the complexity of industrial software. Seen from the outside, we need to define what the software has to do under which constraints; these issues are expressed as

tegrated circuits, which constitute the SoCs’ hardware, as well as embedded software.

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wird als Software Requirements formuliert. Ohne deren Spezifikation wäre die Software meist nicht nützlich, weil sie am Bedarf vorbeientwickelt würde. Wenn Software und Hardware in einem System miteinander integriert werden, braucht auch dieses System eine Architektur. Die System Requirements müssen ebenfalls spezifiziert sein. Ein computerbasiertes System muss auch die Interaktion mit menschlichen Benutzern ermöglichen, und zwar durch ein User Interface. Ohne ein geeignetes User Interface würde ein solches System nicht (gut) benutzbar sein. Die Qualität des Systems hängt sehr davon ab, wie nützlich und benutzbar es ist. Die industrielle Entwicklung von Software und von computerbasierten Systemen erfolgt im Rahmen von definierten Prozessen. Diese berücksichtigen aber immer noch nicht ausreichend die Wiederverwendbarkeit und die Wiederverwendung insbesondere von Software. Das Institut für Computertechnik beschäftigt sich in seiner Forschung mit verschiedensten Fragestellungen zu diesen Themen. Forschungsschwerpunkte am Institut für Computertechnik Konkret arbeiten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an folgenden Forschungsschwerpunkten: •• Digitales SoC-Design •• Sensornetze und mixed-signal integrierte Schaltungen •• Kommunikation in der Automation (Feldbussysteme) •• Fehlertolerante Systeme und deren Sicherheit (Security) •• Verifikation analoger/digitaler Systeme •• Smart Power Grids (Energie- und Informationstechnologie) •• „Künstliche Intelligenz“ basierend auf Neuropsychoanalyse •• •• •• ••

„Semantische“ Technologien Modellgetriebene Softwareentwicklung Mensch-Maschine-Interaktion , Requirements Engineering

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software requirements. Without their specification, the software would not, in general, be useful, as it would not be developed for the actual needs. When software and hardware are integrated in a system, this system also needs an architecture. System requirements must be specified. A computer-based system must also allow for interaction with human users, via the user interface. Without a viable user interface, such a system would not be (easily) usable. A system’s quality is highly dependent on its utility and usability. The industrial development of software and computer-based systems is carried out within defined processes. However, these still do not sufficiently consider the reuse and reusability especially of software. In its research, the Institute of Computer Technology addresses a wide variety of problems in this context. Core Research Areas at the Institute of Computer Technology In more detail, our staff works in the following fields of research: •• Digital SoC design; •• Sensor networks and mixed-signal integrated circuits; •• Communication in automation (fieldbus systems); •• Fault-tolerant systems and their security; •• Verification of analogue/digital systems; •• Smart power grids (energy and information techno­ logy); •• Artificial intelligence based on neuro-psychoanalysis; •• Semantic technologies; •• Model-driven software development; •• Human-machine interaction; •• Requirements engineering; •• Connecting business process models and software services; •• Reuse and reusability.

•• Verbindung von Geschäftsprozessmodellen und Softwareservices •• Wiederverwendung und Wiederverwendbarkeit

Abbildung 5 (links): Hermine: Der von Studenten am ICT entwickelte Roboter löst Rubiks Würfel in etwa 5 Sekunden. Figure 5 (left): Hermine: A robot developed by ICT students can solve a Rubik’s Cube puzzle in around 5 seconds.

Auswahl aktueller Forschungsprojekte

Abbildung 6 (rechts): Ein Baseball fangender Robot-Arm. Figure 6 (right): A robotic arm to catch a ball.

Diese Forschung findet großteils im Rahmen von extern finanzierten Forschungsprojekten statt. Die hier folgende Auswahl von derzeit laufenden Projekten ist dafür repräsentativ: •• ICT4RobustGrid – ICT requirements for operation of advanced and robust smart grids: Multiagentensysteme (MAS) sind in der Lage, komplexe Aufgaben in den verschiedensten Bereichen zu bewältigen. Ein Anwendungsfeld sind Smart Grids (intelligente Stromverteilungssysteme), da die gesteigerte Komplexität innovative und leistungsfähige Steuerungssysteme erfordert. ICT4RobustGrid analysiert die bestehenden Strukturen und ermittelt Anforderungen für MAS. Ziel des Projekts ist eine Forschungs-Roadmap, um den Übergang von derzeit vorwiegend zentralen zu dezentralen Steuerungen vorzubereiten. •• SIRIUS – Solid-State-Beleuchtung mit intelligentem Management zur Erhöhung der Energieeffizienz im Außenbereich: Beleuchtungsanlagen im öffentlichen Raum haben einen großen Anteil am kommunalen Energieverbrauch. Ziel des Projekts ist die Entwicklung, Integration

Selection of Current Research Projects Research is mainly conducted through externally funded research projects. The following is a representative selection of our current projects: •• ICT4RobustGrid – ICT requirements for operation of advanced and robust smart grids: Multi-agent systems (MAS) are able to cope with complex tasks in highly diverse fields. One of their applications is smart grids (intelligent power distribution systems), as their increasing complexity demands innovative and efficient control systems. The ICT4RobustGrid analyses existing structures and identifies requirements for MAS. The project’s goal is to compile a research roadmap in order to prepare for the transition from currently dominating centralised to future decentralised control. •• SIRIUS – Solid state outdoor lighting with intelligent management for increasing energy efficiency: Lighting systems in public space make up a significant portion of municipal power consumption. The project’s goal is to

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und Evaluierung eines Kontrollmoduls zur intelligenten, adaptiven Steuerung von Straßenbeleuchtung. Durch die Kombination von Sensordaten zur Detektion von Verkehrsteilnehmern und Umwelteinflüssen können angepasste Beleuchtungsstrategien entwickelt werden. •• WCMS – Wireless Cargo Monitoring System: In diesem Projekt wurde ein innovatives Überwachungssystem für Container entwickelt, das es erstmals ermöglicht, Gütertransporte über Jahre wartungsfrei zu verfolgen und lückenlos zu überwachen. Um das Energieproblem ohne externe Stromversorgung zu lösen, waren viele Herausforderungen in den Bereichen der Elektronik, der Kommunikationsprotokolle und der Applikation zu meistern, um eine Gesamtoptimierung des Energieverbrauchs zu erreichen. •• ECABA – Energy-efficient Cognitive Autonomous Building Automation: Die Zielsetzungen im Gebäudebetrieb umfassen die Bereiche Raumkomfort, Energieeffizienz, hohe Verfügbarkeit und niedrige Kosten; sie sind komplex und teilweise widersprüchlich. ECABA entwickelt ein kognitives Modell, das autonome Betriebsstrategien ausführt, bestehendes Wissen auf diesem Gebiet berücksichtigt und die nötige Plastizität bietet. Diese Sondierung verwendet ein bestehendes Funktionsmodell des menschlichen Verstands. •• RiskOpt – Reuse in Risk Analysis and Automated Optimization of Safety-critical System Architectures: Risikoanalysen, Requirements Engineering und Architekturen sicherheitskritischer Systeme sind teuer, insbesondere wegen der hohen Sicherheit, die in Automobil- und Eisenbahnindustrie erforderlich ist. Unser innovativer Ansatz zur Erweiterung von product-line und modellgetriebenen Technologien hat als erwartetes Ergebnis die deutlich kostengünstigere Entwicklung sicherheitskritischer Systeme und eine kürzere Time-to-Market durch Wiederverwendung. •• ProREUSE – Business Process-Driven Automated Software Reuse: Software wird oft ohne explizite Berücksichtigung des Kontexts ihrer Applikation entwickelt. Unser innovativer Ansatz zur Wiederverwendung von Software und von Wissen über das „Business“ sieht vor, dass die-

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develop, integrate, and evaluate a control mode for the intelligent, adaptive control of streetlights. By combining sensor data for the detection of road users and environmental influences, adapted lighting strategies can be developed. •• WCMS – Wireless Cargo Monitoring System: This project developed an innovative monitoring system for containers that allows for maintenance-free tracking and continuous monitoring of freight transports over years. In order to solve the energy problem without recourse to external power input, many challenges in the fields of electronics, communication protocols, and application had to be overcome in order to achieve an overall optimisation of energy consumption. •• ECABA – Energy-efficient Cognitive Autonomous Building Automation: The aims of building operations cover the areas of room comfort, energy efficiency, high availability, and low cost. They are complex and sometimes even in conflict with each other. ECABA develops a cognitive model that carries out autonomous operation strategies, considers existing knowledge in the field, and provides the necessary plasticity. Its explorations are based on a functional model of the human mind. •• RiskOpt – Reuse in Risk Analysis and Automated Optimisation of Safety-critical System Architectures: Risk analysis, requirements engineering, and architectures for safety-critical systems are expensive, especially for the very high reliability required in the automotive and railway industries. We expect our innovative approach to extend product-line and model-driven technologies to result in substantially less expensive development of safety-critical systems and shorter time-to-market through reuse. •• ProREUSE – Business Process-Driven Automated Software Reuse: Software is often developed without explicit reference to the context of its application. Our innovative approach to the reuse of software and of business knowledge envisages their tight connection. Based on models of business processes and linked ontologies of business objects, software development is (partly) automated, including its verification and validation.

se eng miteinander verbunden sind. Basierend auf Modellen von Geschäftsprozessen und damit verknüpfter Ontologien der Geschäftsobjekte wird Softwareentwicklung (teilweise) automatisiert, inklusive deren Verifikation und Validierung.

Abbildung 7: Entwicklung von Business Software mit Wiederverwendung Figure 7: Development of reusable business software

Teaching at the Institute of Computer Technology Lehre am Institut für Computertechnik Die forschungsgeleitete Lehre zu Computertechnik findet sowohl für Bachelor- als auch für Mastercurricula statt. Das Institut für Computertechnik sieht sich als Brücke zwischen den Bereichen Informatik und Elektrotechnik. Themenschwerpunkte der Lehre sind Digital- und Mikrocomputertechnik, Rechnerarchitektur, Datenkommunikation und -netze, Verteilte Informationssysteme,

The education both in the bachelor’s programme and in the master’s programme is tightly linked to ongoing research. The Institute of Computer Technology considers itself as a bridge between computer science and electrical engineering. Core focal points of teaching are digital and microcomputer technology, computer architecture, data communication and networks, distributed information systems, development of systems on chip, bus systems

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System-on-Chip-Entwicklung, Bussysteme (speziell Feldbussysteme und fehlertolerante Systeme), Embedded Systems, Smart Grids sowie Softwaretechnik, Requirements Engineering und Systems Engineering.

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(fieldbus systems and fault-tolerant systems in particular), embedded systems, smart grids, software engineering, requirements engineering, and systems engineering.

Georg Reider

DAS INSTITUT FÜR PHOTONIK PHOTONICS INSTITUTE Photonik ist im weitesten Sinne die Technologie von (kohärentem) Licht. Sie beschäftigt sich mit der Herstellung, Manipulation, Übertragung und Detektion elektromagnetischer Strahlung im Spektralbereich von fernem Infrarot bis zu weicher Röntgenstrahlung. Die wichtigste Strahlungsquelle ist dabei der Laser, in jüngerer Zeit haben sich dazu aber sogenannte parametrische Lichtquellen gesellt, die ebenfalls kohärentes Licht, vor allem im infraroten Bereich, generieren. Eine weitere zentrale Komponente der Photonik sind (Glasfaser-) Wellenleiter, die Licht nicht nur transportieren, sondern, entsprechend dotiert, auch erzeugen und durch nichtlineare Effekte auch modulieren und spektral modifizieren können. Die Anwendungen der Photonik reichen von optischer Nachrichtenübertragung über Materialbearbeitung, Sensorik und Spektroskopie bis zu diagnostischen und therapeutischen, insbesondere chirurgischen, medizinischen Anwendungen. Forschungsschwerpunkte Das Institut für Photonik konzentriert sich in seiner Forschung auf die Erzeugung und Anwendung von ultrakurzen, hochintensiven Lichtimpulsen, auf die Entwicklung von Terahertz-Quellen und die Untersuchung und Realisierung von nanophotonischen Komponenten und Systemen. Die Forschung wird von einzelnen Gruppen durchgeführt, denen spezialisierte Labors zugeordnet sind. Die Forschungsfinanzierung erfolgt neben dem universitären Grundbudget etwa zu gleichen Teilen aus Mitteln des FWF, EU-Projekten und Industrieprojekten. In der Folge werden die Forschungsschwerpunkte des Insti­tuts kurz vorgestellt.

Broadly defined, photonics is the technology of (coherent) light. It comprises the generation, modulation, transmission, and detection of electromagnetic radiation over the wide spectrum from far infrared to soft X-ray radiation. Its most important source of radiation is the laser, but recently, socalled “parametric light sources” that also generate coherent light, mainly in the infrared range, have become very important. Another key component of photonics are (glass fibre) waveguides, which not only transport light but, with suitable doping, are also able to generate, modulate, and spectrally modify light via non-linear effects. The applications of photonics range from the optical transmission of information to materials processing, sensor technology, and spectroscopy to therapeutic medical applications, in particular for surgery. Core Research Areas Research at the Photonics Institute focuses on the generation and application of ultrashort high-intensity laser pulses, the generation of THz pulses, and the study and realisation of nanophotonic components and systems. Different work groups conduct research in specialised laboratories. In addition to the basic university budget, the institute’s funding comes in roughly equal parts from FWF funds, EU projects, and private industry projects. Below, we will briefly present the institute’s main areas of research. Ultrashort/High-intensity Laser Pulses The Photonics Institute is one of the world’s leading laboratories in the generation and application of ultrashort light pulses in the mid-infrared to soft X-ray radiation spectrum. In the infrared range, optical parametric os-

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Extrem kurze/extrem intensive Laserimpulse Das Institut für Photonik ist eines der weltweit führenden Labors für die Generierung und Anwendung von ultrakurzen Lichtimpulsen im Spektralbereich des mittleren Infrarot bis hin zu weichen Röntgenstrahlen, wobei im infraroten Bereich optische parametrische Oszillatoren und im UV-Bereich Plasma-Technologien zum Einsatz gelangen. Ultrakurze Lichtimpulse sind ein unverzichtbares Werkzeug zur Untersuchung von extrem schnellen Prozes­sen wie der Elektronen-Dynamik in Festkörpern oder der Dynamik der Bildung chemischer Bindungen. Laser­impulse können prinzipiell so kurz gemacht werden wie die Schwingungsperiode des ausgestrahlten Lichtes, das ist im sichtbaren Bereich etwa eine Femtosekunde. Am Institut für Photonik ist es gelungen, mit der Ultrakurz­puls-Technik in den UV- und in den weichen Röntgenbereich vorzustoßen, wo aufgrund der höheren Schwingungsfrequenz noch kürzere Impulse möglich sind, sogenannte Attosekunden-Impulse. Voraussetzung dafür ist die Verfügbarkeit von Treiber-Impulsen mit extrem hoher Momentanleistung (im Terawatt-Bereich), mit denen dann in einem kohärenten Plasmaprozess Attosekunden-Impulse generiert werden. Ultrakurze Lichtimpulse haben eine Fülle von technischen Anwendungen, vor allem im Bereich der Mikromaterialbearbeitung. Die Interaktion zwischen den hochintensiven Lichtimpulsen und Materie ist dabei so kurz, dass es zu praktisch keiner Wärmeübertragung auf das Werkstück kommt, sondern Material durch nichtthermische Prozesse abgetragen wird. Ultrakurze Impulsdauern bringen auch große spektrale Bandbreiten mit sich, die – bei gleichzeitiger räumlicher Kohärenz – optisch tomographische Analyseverfahren ermöglichen, die beispielsweise die medizinische Augendiagnostik revolutioniert haben. Auch hier hat das Institut für Photonik – in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Universität Wien und anderen Instituten – entscheidende Beiträge geliefert. Terahertz-Technologie Mit elektronischen Verfahren können heute elektromagnetische Strahlungsquellen bei Frequenzen bis hinauf zu einigen zehn Gigahertz erzeugt werden. Optische

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cillators are used, while plasma technologies are used in the UV range. Ultrashort light pulses are an indispensable tool in the study of very fast processes such as electron dynamics in solid-state devices, or the dynamics of the formation of chemical bonds. In principle, we are able to generate laser pulses as short as a single cycle of emitted light, which, in the visible range, is roughly a femtosecond. At the Photonics Institute, we have successfully applied ultrashort pulse technology to advance into the UV and soft X-ray range, in which a higher oscillation frequency allows for even shorter pulses, so-called attosecond pulses. This presupposes the availability of driver pulses with an extremely high peak power (in the Terawatt range), which serve to generate attosecond pulses in a coherent plasma process. There are numerous technological applications of ultrashort light pulses, mainly in the field of micro-materials processing. The interaction between a high-intens­ ity ultrashort light pulse and matter is short enough to practically eliminate heat transfer to the work piece, with material being stripped away in a precise fashion by non-thermal processes. Ultrashort pulse durations also imply broad spectral bandwidths, which – with concurrent spatial coherence – allow for optical tomography methods that have, for instance, revolutionised ophthalmological diagnostics. In collaboration with the Vienna Medical University and other institutes, the Photonics Institute has made decisive contributions to these results. Terahertz Technology Electronic procedures now allow for the generation of electromagnetic radiation sources in frequencies of up to several tens of Gigahertz. Optical sources, on the other hand, are able to realise coherent radiation sources from the far UV into the mid-infrared range. Between these spectral regions (electronic microwave radiation on the one hand, and mid-infrared laser on the other), there is the so-called Terahertz gap, a spectral region that, from the spectroscopic perspective, contains more material-specific information than any other spectral

Quellen sind andererseits in der Lage, kohärente Strahlungsquellen vom fernen UV-Bereich bis in den mittleren Infrarotbereich zu realisieren. Zwischen diesen spektralen Bereichen (elektronische Mikrowellenstrahlung einerseits und Mid-Infrarot-Laser andererseits) klafft die sogenannte Terahertz-Lücke, ein Spektralbereich, der aus spektroskopischer Sicht mehr materialspezifische Information beinhaltet als jeder andere Spektralbereich, in dem es aber bis vor einiger Zeit keine kohärenten Strahlungsquellen gab. Das Institut für Photonik an der TU Wien gehört weltweit zu den erfolgreichsten Institutionen, die sich mit der Erzeugung und Analyse von Terahertz-Strahlung beschäftigen. Die Methoden zur Generierung dieser Strahlung sind dabei vielfältig: von der Konversion ultrakurzer, sichtbarer Laserimpulse durch optische Gleichrichtung bis zur Emission aus zweidimensionalen Quanten-Nanostrukturen, die in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen (ZMNS) hergestellt werden. Anwendungen findet die Terahertz-Technik beispielsweise im Remote-Sensing von Schadstoffen oder als bildgebende Technik in der medizinischen Diagnostik. Ultraschnelle Bio-Photonik Mit den genannten ultraschnellen bzw. infraroten Lichtquellen steht ein einzigartiges Instrumentarium für zeitaufgelöste Spektroskopie von Molekülen und Festkörpersystemen zur Verfügung. Eines der aktuellsten Anwendungsgebiete der ultraschnellen Spektroskopie ist die Erforschung von Energie-

Abb. 1: Optischer Femtosekunden-Hochleistungsverstärker mit ei ner Spitzen-Ausgangsleistung von 1000 GW. Figure 1: Optical femtosecond high-performance amplifier with a peak output of 1,000 GW. Abb.2: Terahertz-Erzeugung und Detektion bei kryogenen Temperaturen Figure 2: Terahertz generation and detection at cryogenic temperatures.

region but in which there were no coherent radiation sources available until recently. The TU Wien Photonics Institute is one of the world’s most successful institutions in the generation and ana­ lysis of Terahertz radiation. Methods for generating this radiation are diverse: from converting ultrashort visible laser pulses into broad band Terahertz pulses by the way of optical rectification, to emitting narrow band Terahertz radiation from two-dimensional quantum nano­ structures, which are fabricated in cooperation with the Center for Micro and Nanostructures (ZMNS). Terahertz technology is, for instance, used in the remote sensing of atmospheric contaminants and as an imaging technique in medical diagnostics. Ultrafast Bio-photonics The above-mentioned ultrafast and infrared light sour­ ces provide a unique toolkit for the time-resolved spectroscopy of molecules and solid-state systems. One of the most up-to-date fields of application for ultrafast spectroscopy is the study of energy and charge transfer

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Abb. 3: Ultraschneller Ladungstransfer in einem Biomolekül. Figure 3: Ultrafast charge transfer in a biomolecule. Abb. 4: Experimente an Graphen, einem Material mit enormem Potenzial in Elektronik, Photonik und Energietechnik. Figure 4: Experiments with graphene, a material with enormous potential for electronics, photonics, and energy technology.

und Ladungstransferprozessen in biologischen Molekülen und Systemen, wie sie beispielsweise bei der Photosynthese, also beim light harvesting auftreten. Methodisch wird durch diese Quellen auch der Zugang zur hochmodernen, sogenannten zweidimensionalen, elektronischen Spektroskopie ermöglicht, bei der in einem Zug die gesamte spektrale Antwort eines Systems, aufgelöst in Anregungs- und Abfragefrequenz, untersucht werden kann.

processes in biological molecules and systems, in photosynthesis, for example, for light harvesting. Methodologically, these sources also enable us to access the ultramodern technology of two-dimensional electronic spectroscopy, which allows us to study the complete spectral response of a system in a single map of excitation and interrogation frequencies.

Graphen und darüber hinaus Graphen ist ein Repräsentant einer Gruppe von Materialien, die aus zweidimensionalen Kristallen bestehen, also kristallin geordneten Netzen aus einer oder einigen atomaren Lagen. Diese Materialien haben durch ihre außerordentlichen Eigenschaften in den letzten Jahren größte Aufmerksamkeit erregt. Bemerkenswerterweise handelt sich dabei um „Naturprodukte“, die frei vorkommen und trotz ihrer Dünnheit sehr widerstandsfähig sind. Das Institut für Photonik beschäftigt sich mit der Untersuchung der optischen und elektronischen Eigenschaften solcher Materialien und ihrer Anwendungen, vor allem in der Optoelektronik. So konnte beispielsweise kürzlich eine Solarzelle auf der Basis von dotier-

Graphene and Beyond Graphene belongs to a group of materials consisting of two-dimensional crystals, i.e. a crystalline lattice of one or several atomic layers. In recent years, the extraordinary properties of these materials have attracted great attention. Remarkably, they are “natural products”, which occur freely in nature and are extremely resilient despite their thinness. The Photonics Institute studies the optical and electronic properties and applications of such materials, in particular in optoelectronics. It was possible, for example, to demonstrate a solar cell based upon doped, double-layer graphene. Another extraordinary property of graphene in the focus of research at the Photonics Institute is its

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ten Graphen-Doppellagen demonstriert werden. Eine weitere herausragende Eigenschaft von Graphen, die im Zentrum der Graphen-Forschung am Photonik-Institut steht, ist die extrem hohe Ladungsträgerbeweglichkeit, ein Schlüsselparameter für die Schaltgeschwindigkeit elektronischer Bauelemente. Infrastruktur Das Institut verfügt über mehrere, modern eingerichtete, Laserlabors, teilweise mit Reinraumausstattung. Neben der optischen Infrastruktur wie vibrationsgedämpften optischen Tischen, Pumplasern, optischen Spektralanalysatoren und anderen Analyseinstrumenten gibt es ein breites Instrumentarium zur elektronischen Signalerfassung und Analyse sowie Kryotechnik (Helium und Stickstoff) und (Ultra-)Hochvakuumtechnik. Lehre Im Bachelorstudium ist das Institut im Modul Mikroelektronik und Photonik mit der Vorlesung Photonik 1 und einer zugehörigen Fachvertiefung vertreten; darin werden einerseits, aufbauend auf den Vorlesungen Elektrodynamik und Wellenausbreitung, die theoretischen Grundlagen der modernen Optik und Lasertechnik vermittelt, andererseits diese Grundlagen anhand praktischer Fragestellungen eingeübt. Die Vorlesung Quantenelektronik (zusammenmit dem Institut für Mikroelektronik) bildet den Grundstock für ein tiefergehendes Verständnis der im Bachelorstudium gelehrten photonischen und elektronischen Bauelemente. Selbstverständlich werden auch Bachelorarbeiten betreut. Das Institut engagiert sich im Masterstudium Mikroelektronik und Photonik mit dem Pflichtmodul Photonik und Quantenelektronik, mit dem Vertiefungspflichtmodul Applied Photonics und den Wahlmodulen Coherent Optics und Novel Optical Devices. Im Masterstudium Telecommunications ist das Institut mit dem Modul Photonics and Optical Communications und dem Modul Advanced Photonics vertreten.

extremely high charge carrier mobility, a key parameter for the switching speed of electronic components. Infrastructure The Institute has a number of up-to-date laser laboratories, several of which have cleanroom equipment. In addition to optical infrastructure such as anti-vibration optical tables, pump lasers, optical spectrum analysers, and other analytical equipment, a broad range of tools for electronic signal detection and analysis, cryotechno­ logy (helium and nitrogen), and (ultra) high vacuum technology are also available. Teaching The institute contributes to the bachelor programme with the Microelectronics and Photonics module, a Photonics 1 lecture, and a supplementary advanced course on the theoretical foundations of modern optics and laser technology that builds on the lectures on electrodynamics and wave propagation. These basics are also applied to practical problems to gain practice experience. The Quantum Electronics lecture (taught together with the Institute for Microelectronics) constitutes the foundation for a more in-depth understanding of the photonic and electronic components taught in the bachelor’s degree programme. Naturally, the institute supervises bachelor’s theses as well. The institute contributes to the Microelectronics and Photonics master’s programme with the mandatory Photonics and Quantum Electronics module, the mandatory advanced module on Applied Photonics, the elective modules Coherent Optics and Novel Optical Devices, and the supervision of master’s theses. The modules on Photonics and Optical Communications and Advanced Photonics in the Telecommunications master’s programme are held by the institute as well.

Das Institut für Photonik  | 111

Abb. 5: Andrius Baltuška Figure 5: Andrius Baltuška

Andrius Baltuška Andrius Baltuška, geboren 1971 in Leningrad, UdSSR, studierte von 1988 bis 1993 Physik an der Universität Vilnius (Litauen), widmete sich dann der Laserforschung und Spektroskopie (zunächst an der Universität Vilnius, dann von 1995 bis 1996 an der Vrije Universiteit Amsterdam). 2000 erlangte er an der Rijksuniversiteit Groningen das Doktorat in Chemischer Physik. Von 2000 bis 2002 war er an der Universität Tokyo tätig und kam 2002 als Postdoc ans Institut für Photonik der TU Wien. Ab 2004 forschte er am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in München, um dort ab 2005 eine Forschungsgruppe zu leiten. 2006 folgte dann eine Professur am Institut für Photonik der TU Wien. Andrius Baltuška erhielt 2011 für das Projekt „Cycle Sculpted Strong Field Optics“ einen ERC Starting Grant und 2013 einen Proof-of-Concept Grant, um das Projekt zur Marktreife zu bringen.

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Andrius Baltuška was born in Leningrad, USSR in 1971, studied Physics at the University of Vilnius (Lithuania) from 1988 to 1993, after which he turned to laser research and spectroscopy (at first at the University of Vilnius and, from 1995 to 1996, at the Vrije Universiteit Amsterdam). In 2000, he was awarded a PhD in Chemical Physics at the Rijksuniversiteit Groningen. From 2000 to 2002, he worked at the University of Tokyo, and then came to the Photonics Institute at the TU Wien as a PostDoc fellow. He started research at the Max Planck Institute of Quantum Optics in Munich in 2005, and began leading a research group there in 2005. In 2006, he was appointed Professor at the Photonics Institute of the TU Wien. In 2011, Baltuška was awarded an ERC Starting Grant for the “Cycle Sculpted Strong Field Optics” project and in 2013, he won a Proof of Concept Grant to develop the project to market maturity.

Abb. 6: Thomas Müller Figure 6: Thomas Müller

Thomas Müller Thomas Müller, geboren 1975 in Wien, studierte ab 1994 Elektrotechnik an der TU Wien und erlangte im Jänner 2004 sein Doktorat. Nach der Diplomprüfung im Jahr 2000 war er bis 2004 als Universitätsassistent am Institut für Festkörperelektronik tätig, nach dem Zivildienst ab 2005 am Institut für Photonik (bis 2007). Von September 2007 bis September 2009 folgte ein Forschungsaufenthalt am IBM Thomas J. Watson Research Center in den USA, danach kehrte er als Universitätsassistent an das Institut für Photonik zurück. 2011 erhielt Thomas Müller einen START-Preis für das FWF-Projekt „Graphen-basierte Photonik“.

Thomas Müller was born in Vienna in 1975 and began studying Electrical Engineering at the TU Wien in 1994; he was awarded his PhD in January 2004. After his first diploma in 2000, he worked as an Assistant Professor at the Institute of Solid State Electronics, and, after completing civil service, at the Photonics Institute from 2005 to 2007. He went on to conduct research at the IBM Thomas J. Watson Research Center in the US from September 2007 to September 2009, after which he returned to the Photonics Institute as an Assistant Professor. In 2011, Thomas Müller won an FWF START award for the project “Graphene-based Photonics”.

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Abb. 7: Jürgen Hauer Figure 7: Jürgen Hauer

Jürgen Hauer Geboren 1978 in Horn, studierte von 1998 bis 2001 Chemie an der Universität Wien. 2001 bis 2002 wurde das Diplomstudium mit dem M.Sc. in Physical Chemistry am King’s College in London vollendet, von 2003 bis 2007 folgte das Doktoratsstudium am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in München und an der Philipps-Universität in Marburg; 2007 bis 2008 war Jürgen Hauer als Postdoc am Institut für Biomolekulare Optik an der Ludwig-Maximilians-Universität München tätig, 2008 bis 2010 erfolgte ein Forschungsaufenthalt an der Universität Wien im Rahmen des Lise-Meitner-Programms des FWF. 2010 bis 2012 Tätigkeit als Postdoc an der Universität Wien im FWF-Projekt „Signatures of Quantum-Effects in Complex Modules“. Seit Oktober 2012 ist Jürgen Hauer Projektleiter am Institut für Photonik für das Projekt „Oktavenbreite Laserspektren für zwei-dimensionale elektronische Spektroskopie“ (engl. Octave spanning pulses for 2D-electronic spectroscopy), in dem es um ultraschnelle Dynamik in künstlichen und natürlichen Lichtsammlern geht. Für dieses Projekt erhielt er 2012 einen START-Preis des FWF.

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Born in Horn in 1978, Jürgen Hauer studied Chemistry at the University of Vienna from 1998 to 2001. In 20012002, he finished his diploma studies with an M.Sc. in Physical Chemistry at King’s College in London, followed by PhD studies at the Max Planck Institute of Quantum Optics in Munich and the Philipps-Universität in Marburg. In 2007-2008, Hauer worked as a PostDoc fellow at the Institute of Biomolecular Optics at the Ludwig-Maximi­ lian-Universität in Munich. In 2008–2010, he did research at the University of Vienna, funded by the FWF Lise Meitner programme. From 2010–2012 Hauer did PostDoc work at the University of Vienna in the FWF project “Signatures of Quantum Effects in Complex Modules”. Since October 2012, he has led the project “Octave Spanning Pulses for 2D-electronic Spectroscopy” at the Photonics Institute, which addresses ultrafast dynamics in artificial and natural light collectors, a project for which he won an FWF START award in 2012.

Markus Rupp, Tanja Zseby, Norbert Görtz, Christoph Mecklenbräuker

INSTITUTE OF TELECOMMUNICATIONS INSTITUTE OF TELECOMMUNICATIONS Das Institute of Telecommunications befasst sich mit der Übertragung und Verarbeitung von Information. Während viele grundlegende Fragen der Nachrichtenübertragung seit Claude Shannon (1948) geklärt sind, entstehen immer neue Fragestellungen und Herausforderungen in speziellen Anwendungsgebieten mit direkter Auswirkung auf uns alle.

The Institute of Telecommunications is devoted to transmitting, receiving, and processing of information. While some fundamental questions regarding information transmission, reception, and processing have been answered since Claude Shannon (1948), new questions and challenges from upcoming application fields are arising, which directly affect us all.

So ist es noch ungeklärt, wie viele Bits schlussendlich an ein Handy in einer Zelle mit hunderten anderer Nutzer übertragen werden können. Ebenso ist unklar, wie eine sichere Übertragung von Auto zu Auto stattfinden kann, um die Fahrsicherheit in Europa signifikant zu erhöhen. Sichere Netze werden ein immer wichtigeres Thema, bei dem es längst nicht mehr nur um Abhörsicherheit geht, sondern auch darum, ob man lebenswichtige Funktionen über das Internet sicher steuern kann. In Zukunft können durch moderne Methoden wie „Big Data“ enorm viele Informationen ausgewertet werden; damit kann unsere Gesellschaft transparent und steuerbar gemacht werden. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Instituts befassen sich mit den technischen Herausforderungen solcher Fragestellungen.

For example, the exact number of bits that can be reliably transmitted to a mobile phone with a hundred simultaneously active users remains unknown. It is also unclear how reliable transmissions need to be to significantly increase road safety and which packet delays can be tolerated. Secure networks are becoming an increasingly important topic, and have for some time now no longer been exclusively about eavesdropping protection. Instead, it is about securely and safely aiding private aspects of our lives by means of the internet. In the future, recent methods such as those developed for “big data” may enable us to find meaning in large amounts of data, thereby making our society transparent, efficient, and flexible where and when needed. Institute staff members address the technical challenges of these and related questions.

Mobilkommunikation Mobile Communications Mobile Kommunikation ist innerhalb weniger Jahrzehnte weltweit zu einem beherrschenden Thema geworden, welches das tägliche Leben wie kaum eine andere Technologie beeinflusst. Der Fokus der Forschung liegt hier im Bereich der mobilen, zellularen Netzwerke mit den folgenden Schwerpunkten: Messung und Simulation von Funkübertragungsstrecken der vierten (LTE) und fünften Generation (5G), Simulation und Optimierung heteroge-

In just a few decades, mobile communications has become a predominant topic worldwide, and influences day-to-day life more than almost any other technology. The focus of research here lies in the field of mobile cellular networks with the following core work topics: Measuring and simulating fourth (LTE) and fifth generation (5G) radio transmission distances, simulating and optimising

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ner Mobilfunknetze, Analyse, Modellierung und Simulation des paketvermittelten Verkehrs und schichtübergreifende Optimierung von Diensten. Immer wichtiger wird die sogenannte Machine-to-Machine(M2M)-Kommunikation, die in Zukunft den Datenverkehr zwischen Zügen und Autos dominieren wird.

heterogeneous mobile networks, analysing, modelling, and simulating packet-switched traffic, and optimising services across multiple layers. Machine-to-machine (M2M) communication, which will dominate data traffic between trains and automobiles in the future, is becoming increasingly important.

Flexible Funksysteme

Flexible Radio Systems

Dieses Gebiet umfasst die Funktechnologien der fünften Generation, die weitestgehend durch Software definierbar sind. Für das Internet der Dinge steht die Verlässlichkeit der Funkübertragung im Fokus: garantierte Paketübertragung innerhalb vorgegebener Fristen. Im Vordergrund stehen Funkschnittstellen für kooperative Systeme im Straßenverkehr sowie die robuste, funkbasierte Vernetzung von eingebetteten Sensoren und Systemen. Letztere sind ein zentraler Bestandteil der kürzlich gestarteten Initiative „Industrie 4.0“. Flexible Funksysteme eröffnen eine Vielzahl von Anwendungsfeldern im Telematikbereich wie Sustainable Mobility, Smart Metering, Intelligent Production und andere. Zusätzlich erforschen wir ultrabreitbandige, pulsbasierte Übertragungsverfahren über kurze Reichweiten. Diese ermöglichen eine verlässliche Assoziation von Daten mit materiellen Objekten und deren Position und Ausmaße.

This field comprises fifth-generation radio technologies, which are largely definable through software alone. To make the “Internet of Things” work, the transmission, reception, and processing of information needs to be wireless and dependable: Guaranteed packet transmission within specified time frames. The main focus is on radio interfaces for cooperative intelligent transport systems, and robust radio-based networking of embedded sensors and systems. The latter is a central requirement of the recently launched initiative “Industrie 4.0”. Flexible radio systems open up a multitude of application fields in telematics, such as sustainable mobility, assisted living, intelligent production, and others. Further, we also carry out research on ultra-wideband, short-range pulse-based transmission. This allows for data to be reliably associated with real-world objects, their positions, features, and dimensions.

Multimedia-Systeme

Multimedia Systems

Die zeitdiskrete Erfassung, Speicherung und Übertragung von Multimedia-Signalen mit anwendungsspezifischen Quality-of-Service-Kriterien ist Thema dieser Forschungsrichtung. Die Arbeit umfasst die Mehrbenutzer-Informationstheorie, insbesondere das sogenannte Cross-Layer-Scheduling, bei dem Information mehrerer Übertragungsschichten zusammengeführt wird, um eine größere Effizienz zu erreichen. Weiterhin wichtig sind effizient decodierbare, flexible, fehlerkorrigierende Kanalcodes mit hoher Leistungsfähigkeit sowie praktische Verfahren für die gemeinsame Quellen- und Kanalcodierung, um theoretische Erkenntnisse auch wirklich

The topic of this field of research is discrete-time recording, storage, and transmission of multimedia signals with application-specific quality-of-service criteria. The work comprises multi-user information theory, specifically cross-layer scheduling, in which information from multiple transmission layers is brought together to achieve higher efficiency. Also important are efficiently decodable, flexible, high-performance error-correcting channel codes and schemes for joint source and channel coding to effectively deal with practical imperfections in applications such as limited data processing block size. Signal processing algorithms for efficiently recording, storing,

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industriell umzusetzen. Insbesondere Algorithmen der Signalverarbeitung für die effiziente Erfassung, Speicherung und Rekonstruktion großer Mengen von Multimedia-Daten, wie sie zurzeit unter dem Schlagwort Big Data in den Medien diskutiert werden, bekommen mit einer Vielzahl von potentiellen Anwendungen in der heutigen Informations- und Konsumgesellschaft immer größere Bedeutung. Hierbei kommen die Methoden des Sparse Modelling und des Compressed Sensing zum Einsatz, z.B. zur Darstellung großer Datenmengen mit Abtast­ raten, die deutlich unter denen des konventionellen Abtast-Theorems liegen, zur Realisierung leistungsfähiger Algorithmen für die Entstörung von (Bild-)Signalen, für Image-Inpainting, Super-Resolution, aber auch zur Analyse von Datenströmen und Anomalien in Computernetzwerken. Kommunikationsnetze Kommunikationsnetze wie das Internet bieten eine weltumspannende Möglichkeit des raschen Datenaustausches und gehören in den meisten Ländern zur kritischen Infrastruktur. Durch die wachsende Anzahl neuer Bedrohungen durch Angreifer mit substantiellen Ressourcen und hoher Motivation ist die Netzwerksicherheit weiterhin eine der größten Herausforderungen im Bereich der Kommunikationsnetze. Die Gruppe für Kommunikationsnetze hat ihren Forschungsschwerpunkt daher im Bereich der Netzwerksicherheit. Das Team erforscht Methoden zur effizienten Erfassung und Analyse von Netzwerkdaten und zur Erkennung von Anomalien in Kommunikationsnetzen. Damit können neuartige und unerwartete Angriffe (Zero-Day Events) erkannt und erfolgreich bekämpft werden. Die Gruppe arbeitet speziell an Lösungen für IPv4 und IPv6 Netze und betrachtet neue Herausforderungen für die sichere Kommunikation in Cyber-Physikalischen Systemen wie beispielsweise in intelligenten Stromnetzen.

and re-constructing large quantities of multimedia data, as currently being discussed under the buzzword “big data”, are becoming increasingly important and have a multitude of potential applications. Sparse modelling and compressed sensing methods are used here, e.g., to sample large data volumes with rates well below the conventional sampling theorem, to allow for high-performance algorithms for signal and image denoising, image inpainting, super-resolution imaging, but also for analysing data flows and anomalies in computer networks. Communication Networks Communication networks such as the Internet offer a worldwide means to quickly transfer data and provide a critical infrastructure to most nations. Due to the increasing number of advanced threats by attackers with substantial resources and high incentives, network security is one of the most important and most challenging research fields in the area of communication networks. Thus, the communication network group’s core research area lies in network security. The team researches methods of efficiently monitoring and analysing network data and detecting anomalies in communication networks. This will allow for new and unexpected attacks (zero-day events) to be detected and successfully combated. The group works on solutions for IPv4 and IPv6 networks in particular and takes into account new challenges for secure communications in cyber-physical systems, such as smart power grids. Signal Processing Signal processing is an aspect that is often invisible to the end customer, since the results of this discipline are typically applied in an algorithmic form, that is to say, in software. We develop static methods with which information that is not directly observable can be extracted from observable sizes. An example is the detection of moving objects and estimation of their trajectory based

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Signalverarbeitung Signalverarbeitung ist für den Endkunden/die Endkundin ein oft unsichtbarer Aspekt, da die Ergebnisse dieser Disziplin typischer Weise in algorithmischer Form, also in der Software, Anwendung finden. Wir entwickeln statistische Methoden, mit denen nicht direkt beobachtbare Informationen aus beobachteten Größen extrahiert werden können. Ein Beispiel ist die Detektion bewegter Objekte und die Schätzung ihrer Trajektorien aufgrund von akustischen oder elektromagnetischen Signalen. So ist es beispielsweise möglich, durch eine Vielzahl verteilter Mikrophone den Weg einer Person oder eines Fahrzeuges aufgrund der ausgesendeten akustischen Signale nachzuvollziehen und sogar vorauszusagen. Unser Schwerpunkt liegt auf der verteilten, kooperativen, probabilistischen Signalverarbeitung in dezentralen Agentennetzen mit begrenztem Kommunikationsradius. Das Besondere an diesen dezentralen Verfahren ist, dass man sie nicht mit einem Datenzentrum als Steuerung planen muss, sondern dass sie sich aus vielen, mehr oder weniger identischen Teilsystemen selbstständig zusammensetzen, wodurch fast beliebig viele Teile einfach nach Bedarf hinzu- oder weggenommen werden können, ohne, dass die Funktion beeinträchtigt wird. Mögliche Anwendungen unserer Methoden sind die dezentrale Erkennung, Lokalisierung und Verfolgung von Objekten, die Koordination von Fahrzeugen, unbemannten Luftfahrzeugen oder Robotern und viele weitere. Theorie der Telekommunikation Wie viele Bit kann man denn über einen bestimmten Nachrichtenkanal überhaupt übertragen? Das Forschungsgebiet beschäftigt sich mit solchen grundlegenden theoretischen Fragestellungen der Übertragungstechnik und der dazugehörigen Informationsverarbeitung. Hauptsächlich werden dabei Funknetze betrachtet, z. B. Mobilfunknetze und drahtlose Sensor- und Aktuatornetze. Die Fragenkreise, die untersucht werden, umfassen unter anderem die Datenerfassung und -Kompression, die Ex­

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on acoustic or electromagnetic signals. For instance, this makes it possible to follow and even predict the path of a person or vehicle using a multitude of distributed microphones picking up the emitted acoustic signals. Our work focus lies in distributed, cooperative, probabilistic signal processing in a decentralised network of agents with a limited communication radius. The special thing about this decentralised process is that it does not need to be designed with a controlling data centre, rather, it can be independently composed of numerous more or less identical sub-systems, within which any number of parts can easily be added or removed as needed without affecting functionality. Possible applications for our methods include the decentralised recognition, localisation and tracking of objects, coordinating vehicles, unmanned aircraft and robots, and many more. Telecommunications Theory How many bits can be transferred through a certain communication channel? This research area deals with fundamental, theoretical transmission technology questions such as this and the associated information processing. Radio networks, such as mobile radio networks and wireless sensor and actuator networks, are primarily taken into consideration. The questions that are examined include, among other things, data recording and compression, the extraction of relevant parameters from monitoring data, and high-rate data transmission using high-performance encoding, modulation, and reception processes. Furthermore, research is also conducted on methods for coordinating radio interference, which, in the future, will enable existing communication networks to be optimally structured to provide end consumers with even higher data rates. Robust Transmission Data transmission will always be hindered by unforeseen interferences. In most cases, such interference can be modelled as Gaussian distributed random variables.

traktion relevanter Parameter aus Messdaten sowie hochratige Datenübertragung mittels leistungsfähiger Codierungs-, Modulations- und Empfangsverfahren. Weiters werden Methoden zur Koordination von Funkinterferenz untersucht, die es in Zukunft ermöglichen sollen, bestehende Nachrichtennetze optimal zu gestalten, um den Endkunden noch höhere Datenraten anzubieten. Robuste Übertragung Datenübertragung wird immer durch unvorhergesehene Störungen behindert. In den meisten Fällen können solche Störungen als Gaußisch verteilte Zufallsvariablen modelliert werden. In manchen Bereichen stimmt diese Annahme aber gar nicht. So erzeugen in industriellen Betrieben meist Ein- oder Ausschaltphasen von großen Maschinen die Störungen und die zugehörigen Modelle verhalten sich ganz und gar nicht Gaußisch. Der Schwerpunkt der Forschungsrichtung Robuste Übertragung liegt im Entwurf und in der Analyse von Kommunikationssystemen, die keinerlei Bedingungen in Bezug auf Art und Erscheinungsform der Störung voraussetzen. Dadurch lassen sich die entwickelten Verfahren in beliebiger Störumgebung verwenden. Die Verlässlichkeit und Robustheit dieser suboptimalen Transceiver-Konzepte erreicht man durch eine formbare, gedächtnislose Nichtlinearität. Damit ist es möglich, adaptive Empfänger geringer Komplexität zu bauen, die wirtschaftlich und leistungsfähig sind, sodass sie in einer Vielzahl künftiger Funksysteme einsetzbar sind.

Abb. 1: Antennenmessraum Figure 1: Antenna Measurement Room

However, this assumption is totally false in certain fields. This is why interference is mostly created during the activation or de-activation phases of large machines in industrial companies, when the pertinent models do not exhibit Gaussian behaviour at all. The work focus of the robust transmission field of research lies in developing and analysing communications systems that do not require any conditions on the type and manifestation of interference. This allows for processes to be used in any interference environment. Mouldable, amnesic non-linearity is what these sub-optimal transceiver concepts need in order to achieve reliability and robustness. This makes it possible to build low-complexity receivers that are both economical and high-performance, making them usable in numerous future radio systems.

Antennenmessraum Antenna Measurement Room Die Absorberhalle erlaubt Messungen für Frequenzen ab etwa 600 MHz, ihre elektromagnetische Isolation wurde für Frequenzen bis zu 100 GHz validiert. Die zur Ausstattung gehörenden Messinstrumente erlauben es, Antennen für Frequenzen bis zu 40 GHz zu charakterisieren. Mit Hilfe des Nahfeldscanners in der Absorberhalle können wir die Eigenschaften von neuartigen Antennen und Antennengruppen präzise vermessen, insbesonde-

The anechoic chamber allows for frequency measurements starting at around 600 MHz, and its electromagnetic isolation has been validated for up to 100 GHz. Its measurement instruments, which are part of the equipment, allow for the characterisation of antennae for frequencies up to 40 GHz. By using the near-field scanner in the anechoic chamber, we can precisely measure the

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re die Richtcharakteristik und deren Antennengewinn. Traditionelle Messhallen zur Antennencharakterisierung erlauben nur die Messung im sogenannten Fernfeld. Unsere Antennenhalle zeichnet sich durch eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit des Positioniersystems aus und erlaubt die Charakterisierung der Antennen mit Hilfe von Messungen im Nahfeld. Die im Nahfeld gewonnenen Antennendaten werden numerisch in die korrespondierenden Fernfeldwerte transformiert. Aktuelle Forschungsschwerpunkte sind Antennengruppen für Fahrzeuge, für robuste eingebettete Sensoren und Systeme sowie Antennengruppen für die vierte und fünfte Mobilfunkgeneration. Das Christian Doppler-Labor for Wireless Technologies for Sustainable Mobility Dieses Christian Doppler-Labor (Leitung: Christoph Mecklenbräuker) befasst sich mit fundamentalen Forschungsfragen der Informationstechnik, die im Kontext von Verkehr und Transportproblemen auftreten. Wir konzentrieren uns hierbei auf Fragen der Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Verbindungen bei zellularen und vehikularen Übertragungssystemen sowie Short-range-Kommunikation. Durch rigorose experimentelle Arbeiten werden zu vereinfachende Modellannahmen ausgeschlossen. Unsere Aussagen werden an echtzeitfähigen Testbeds evaluiert und sind somit verlässlich und belastbar. Christoph Mecklenbräuker wurde in 1967 Darmstadt geboren und studierte ab 1985 an der TU Wien Elektrotechnik im Studienzweig Nachrichtentechnik. Nach Abschluss seines Diplomstudiums wechselte er 1992 für vier Jahre an die Ruhr-Universität Bochum. Im Rahmen seiner Dissertation beschäftigte er sich als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Signaltheorie mit dem Thema „Meeresakustik zur Fernerkundung“ und promovierte 1998 mit Auszeichnung (Gert-Massenberg-Preis). Zwischenzeitlich absolvierte Christoph Mecklenbräuker in Wien den Zivildienst und stellte Essen auf Rädern zu.

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characteristics of new antennae and antenna groups, particularly its directional characteristics and antenna gain. Traditional antenna characterisation measurement laboratories only allow for measurement in the far-field. Our antenna hall is distinctive thanks to the positioning system’s high repetitive accuracy, and allows for the antennae to be characterised using near-field measurements. The antenna information obtained in the near-field is numerically converted into corresponding far-field values. Current core research areas are antenna groups for vehicles, for robust embedded sensors and systems, and antenna groups for fourth and fifth-generation mobile networks. The Christian Doppler Laboratory for Wireless Technologies for Sustainable Mobility This Christian Doppler Laboratory (headed by Christoph Mecklenbräukler) deals with the fundamental IT research questions that arise from traffic and transport problems. Here, we focus on matters relating to the availability and reliability of connections in cellular and vehicular transmission systems and short-range communication. Overly simplified model assumptions are excluded through rigorous experimentation work. Our assertions are evaluated using real-time test beds and are thus reliable and resilient. Christoph Mecklenbräuker was born 1967 in Darm­ stadt and began studying Electrical Engineering at the TU Wien in the Telecommunications programme in 1985. After graduating, he transferred to the Ruhr-Universität Bochum in 1992 for four years. In the course of his dissertation, he worked as a researcher for the Chair for Signals Theory on the topic of ocean acoustics for remote sensing and graduated with honours in 1998 (Gert Massenberg Award). In the meantime, Mecklenbräuker also completed his civilian service in Vienna, delivering Meals on Wheels. After his research activities at the University of Bochum, he worked at Siemens AG Austria for three year. During this time, Mecklenbräuker was part of a team at the strategic forefront of the standardisation of the UMTS access network. Following this, he worked for six years at the Vienna Telecommunications Research

Nach der wissenschaftlichen Tätigkeit an der Universität Bochum folgten drei Jahre bei der Siemens AG Österreich. Mecklenbräuker arbeitete während dieser Zeit im strategischen Vorfeld und der Standardisierung des UMTS-Zugangsnetzes mit. Im Anschluss daran folgte eine sechsjährige Tätigkeit beim Forschungszentrum Telekommunikation Wien (ftw). Sein Schwerpunkt dabei lag auf UMTS-Erweiterungen mit Antennengruppen.

Abb. 2: Christoph Mecklenbräuker Figure 2: Christoph Mecklenbräuker

Seine Forschungstätigkeit charakterisierte sich durch die Zusammenarbeit mit zahlreichen Industriepartnern. Im Oktober 2006 folgte Mecklenbräuker einem Ruf an die TU Wien und ist seitdem Universitätsprofessor für flexible Funksysteme am Institute of Telecommunications. Seit 2009 leitet er das Christian Doppler-Labor for Wireless Technologies for Sustainable Mobility. National Research Network on Signal and Information Processing for Science and Engineering (NFN SISE) Die Modellierung, Messung, Übertragung und Weiterverarbeitung informationstragender Daten und Signale sind Schlüsselbausteine moderner technischer Systeme. Um Skalierbarkeit und Verlässlichkeit zu gewährleisten, wurden diese Funktionen in den letzten Jahren in verteilter Form umgesetzt. Dies betrifft sowohl Kommunikationsnetze, Sensornetze, Smart Grids und Telematik-Systeme als auch Grid Computing. Das vom FWF geförderte Projekt „Signal and Information Processing in Science and Engineering“ (SISE) beabsichtigt, fundamentale Probleme im Zusammenhang mit verteilter Informationsverarbeitung zu lösen. Dieses ehrgeizige Ziel erfordert es, neuartige Algorithmen zu entwickeln, deren Eigenschaften zu analysieren, neuartige Kommunikationsprotokolle zu entwickeln und diese in Hard- und Software zu testen. Das SISE-Forschungsnetzwerk besteht aus verschiedenen Gruppen in der Mathematik, Signalverarbeitung, Kommunikation, im Maschinenlernen und in der wissenschaftlichen Berechnung und ist daher hervorragend positioniert, um die multidisziplinären Herausforderungen in Angriff zu nehmen.

Centre (ftw), focusing on UMTS extension with antenna bundles. His research activities were characterised by collaborations with a great many industrial partners. In October 2006, Mecklenbräuker was called to the TU Wien, and has been a Professor of Flexible Radio Systems at the Institute of Telecommunications ever since. He has been Head of the Christian Doppler Laboratory for Wireless Technologies for Sustainable Mobility since 2009. National Research Network on Signal and Information Processing for Science and Engineering (NFN SISE) Modelling, measuring, transmitting, and processing information data and signals are key components of modern technical systems. These functions have been implemented in a distributed manner over the past several years to ensure scalability and reliability. This affects communication networks, sensor networks, smart grids, telematics systems, and grid computing. The Signal and Information Processing in Science and Engineering (SISE) project, funded by FWF, aims to solve fundamental problems related to distributed information processing. This ambitious goal requires the development of new algorithms, analysis of their characteristics, development of

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Abb. 3: SISE Figure 3: SISE

Lehre Das Masterstudium Telekommunikation wird in Englisch abgehalten. Die daraus resultierende Internationalisierung der Studierenden wirkt sich sehr positiv auf ihre Chancen auf dem internationalen Arbeitsmarkt und die immer stärker geforderte Mobilität aus. Umgekehrt zieht das Masterprogramm – allen voran die Spezialausbildung in der Mobilkommunikation – Studierende aus der ganzen Welt an und sorgt so für multikulturelle Kompetenz der Studierenden und der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Kooperationen mit der ETH Zürich, der TU München und den Technischen Universitäten in Bratislava und Brno sorgen für rege und ständige internationale Kontakte.

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new communications protocols, and testing of the same in hardware and software. The SISE research network consists of many different groups in mathematics, signal processing, communications, in machine learning, and in scientific calculation, and is therefore well-positioned to tackle multi-disciplinary challenges. Teaching The Telecommunications master’s programme is taught in English. The resulting internationalisation of students has a very positive effect on their chances in the interna-

Das Telekommunikations-Masterprogramm umfasst die sechs Module Signalverarbeitung, Mobilkommunikation, Kommunikationsnetze, Datenübertragung, Hochfrequenztechnik und Optische Nachrichtenübertragung. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit der flexiblen Studiengestaltung, bei der die Studierenden einzelne Lehreinheiten der Telekommunikation mit anderen verwandten Masterprogrammen tauschen können. So können frühzeitig Berufsprofile gestärkt werden. Neben den Telekommunikationsmodulen kann auch Energietechnik, Computertechnik, Schaltungstechnik, Automatisierungstechnik, Regelungstechnik oder Mikroelektronik vertieft werden.

tional job market and on increasingly required mobility. Conversely, the master’s programme – mainly the special training in mobile communications – also draws students from all over the world, ensuring multi-cultural competence on the part of students and employees alike. Collaborations with the ETH Zurich, the TU München, and the Technical Universities in Bratislava and Brno ensure active and ongoing international contact. The Telecommunications master’s programmes include six modules: Signal Processing, Mobile Communications, Communication Networks, Data Transmission, High-Frequency Technology, and Optical Message Transmission. There is also the option to flexibly arrange courses of study, whereby students can exchange individual telecommunication teaching units with those in other related master’s programmes. This allows for the enhancement of a specific professional profile at an early stage. In addition to telecommunications modules, there are also options for in-depth studies in Energy Technology, Computer Technology, Circuit Technology, Automation Technology, Control Technology, and Microelectronics.

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Gottfried Strasser

ZMNS – ZENTRUM FÜR MIKRO- UND NANOSTRUKTUREN ZMNS – CENTER FOR MICRO- AND NANOSTRUCTURES Das Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen (ZMNS) der Technischen Universität Wien ist die z­entrale Hochtechnologie-Infrastruktur der TU Wien. Als eine der führenden Institutionen auf dem Gebiet der Halbleiterprozesstechnologie in Österreich dient es zur Unterstützung der Forschung und Entwicklung in der Mikroelektronik, Photonik, Sensorik und Mikromechanik. Mit einer State-of-the-Art-Ausstattung, die kontinuierlich erneuert wird, sichert das ZMNS der TU Wien den daran beteiligten Instituten den Anschluss an die internationale Entwicklung im Bereich der Halbleitertechnologie. Konkret erlaubt das Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen die Anwendung von Prozesstechniken zur Herstellung von Bauelementen, die im engen Zusammenspiel zwischen ZMNS und den beteiligten Trägerinstituten durchgeführt wird. Seit 1994 ist die Anzahl der am Technologie-Sharing beteiligten Nutzer kontinuierlich gestiegen. Heute beherbergt das Zentrum für Mikround Nanostrukturen der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik E392 fünf Institute dieser Fakultät: •• Institut für Festkörperelektronik E362 •• Institut für Photonik E387 •• Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme E366 •• Institut für Mikroelektronik E360 •• Institut für Elektrische Mess- und Schaltungstechnik E354 Weiters gibt es Projekte mit anderen Fakultäten der TU Wien (Chemie, Physik) sowie Zusammenarbeit mit anderen nationalen wie internationalen Partnern (Universitäten, Forschungsinstitute, industrielle Partner).

The Center for Micro- and Nanostructures (ZMNS) at the TU Wien represents the central high-technology infrastructure of the university. It is one of the leading Austrian institutions in the field of semiconductor processing, and supports research and development in microelectronics, photonics, sensor technology, and micromechanics. With its state-of-the-art, continually updated facilities, the ZMNS at the TU Wien allows participating institutes to keep abreast of international developments in the field of semiconductor technology. In practice, the Center for Micro- and Nanostructures allows us to apply processing techniques for the production of components, which is carried out in close coope­ ration between ZMNS and participating institutes. Since 1994, the number of users utilizing the resources ZMNS provides has risen considerably. Currently, the Center for Micro- and Nanostructures of the Faculty of Electrical Engineering and Information Technology (E392) serves five of this faculty’s institutes: •• Institute of Solid State Electronics E362 •• Photonics Institute E387 •• Institute of Sensor and Actuator Systems E366 •• Institute for Microelectronics E360 •• Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering E354 In addition, we also run projects with other faculties of the TU Wien (Chemistry and Physics) and collaborate with other national and international partner organisations (universities, research institutions, and industrial partners).

ZMNS – Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen   | 125

Hintergrund

Background

Das Technologie-Zentrum der TU Wien wurde von 1990 bis 1992 geplant, nach dem Errichtungsbeschluss durch den damaligen Bundesminister für Wissenschaft und Forschung, Erhard Busek, ab November 1992 errichtet und 1993 den Nutzern (Leitung: Erich Gornik) übergeben. Der Reinraum der TU Wien wurde 1994 als Reinraum des „Mikrostrukturzentrums (MISZ) Wien“ eröffnet, sodass alle reinraumpflichtigen technischen Anlagen des FKE in diesem Reinraum untergebracht werden konnten. Damit wurde ein einzigartiger Forschungsinfrastrukturverbund geschaffen, der Arbeiten im Nanometerbereich ermöglichte. Heute ist das 2004 in „Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen“ umbenannte und in die Fakultät für Elektro­ technik und Informationstechnik eingegliederte Institut integrativer Bestandteil der Forschung an der TU Wien. Im Zuge des Projektes „TU Univercity 2015“ wird das ZMNS gemeinsam mit dem Institut für Festkörperelektronik am zentralen Standort der Fakultät in der Gußhausstraße angesiedelt werden. Dazu erfolgt in Abstimmung mit dem Bundesdenkmalamt die Revitalisierung des denkmalgeschützten Bestandes (ehemalige k. k. Gießerei) und der Ausbau und die Erweiterung zu einem modernen Reinraumzentrum.

The TU Wien Technology Center was planned between 1990 and 1992. Construction started in November 1992 after Erhard Busek, Federal Minister for Science and Research at the time, approved the decision, and in 1993 the centre was handed over to its users (Head of Institute: Erich Gornik). The cleanroom was officially opened in 1994 as the cleanroom of the Microstructure Center (MISZ) Wien, and was able to accommodate all technical facilities of the Institute for Solid State Electronics requiring cleanroom installation. Thus, a unique research infrastructure network was created, which enabled research in the nanometer range. The institute, renamed the Center for Micro- and Nanostructures in 2004 and integrated into the Faculty of Electrical Engineering and Information Technology (ETIT), is currently an indispensable part of research at the TU Wien. In the context of the TU Univercity 2015 project, the ZMNS will be moved to the faculty’s central location at Gußhausstraße, together with the Institute for Solid State Electronics. This involves a revitalisation of the listed buildings (former the Imperial and Royal Foundry) in cooperation with the Federal Monuments Office, and an expansion to a modern cleanroom centre.

Forschungsgebiete

Research Areas

Die am ZMNS der TU Wien durchgeführte Forschung wird von den betreibenden fünf Instituten der ETIT Fakultät (E351, E354, E362, E366, E387) getragen. Die Charakterisierung der hergestellten Bauelemente findet zu einem Gutteil in den Betreiberinstituten statt und wird dort beschrieben, das ZMNS unterstützt die Forschung und Entwicklung in der Mikroelektronik, Photonik, Sensorik und Mikromechanik an der TU Wien.

The five operating institutes of the ETIT Faculty drive research at the TU Wien ZMNS. Characterisation of the components produced here is for the most part carried out by the operating institutes. The ZMNS supports research and development in microelectronics, photonics, sensor technology, and micromechanics.

Materialien

Low-dimensional nanostructures are fabricated at the ZNMS. This covers a range from three-dimensional epi­ taxial growth and two-dimensional heterostructures to one-dimensional freestanding conductors

Hergestellt werden am ZMNS niederdimensionale Nanostrukturen. Hier spannt sich ein Bogen vom dreidimensi-

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Materials

Abb. 1: Probenhalter in der ALD-Anlage durch Sichtfenster fotografiert. Figure 1: Specimen holder in the ALD system, photographed through the inspection window.

onalen epitaktischen Wachstum über zweidimensionale Heterostrukturen bis zu eindimensionalen, freistehenden Drähten und nulldimensionalen Quantenpunkten. Die zum Einsatz kommenden Materialgruppen sind Standard-Gruppe-IV-Halbleiter (Silizium, Germanium), III-V-Materialien (GaAs, InP, InAs, AlSb, AlN, GaN und andere) und deren Materialkombinationen (tertiäre Kombinationen oder hybride Mischkristalle aus III-V- und Gruppe-IV-Materialien) sowie Metallfilme und Dielektrika (Oxide mit hohen dielektrischen Konstanten). Techniken zur Herstellung und Charakterisierung Herstellungsverfahren am ZMNS sind das epitaktische Kristallwachstum (ALD, Molekularstrahl-Epitaxie, CVD), klassische und neuartige Lithographietechniken, unter­ schiedliche Strukturierungsverfahren (Trockenätzverfahren, fokussierende Ionenstrahlen) sowie Standard-­ Beschichtungsverfahren. Elektronenstrahlmikroskopie, Röntgenstrahlen und Nanometrologie kommen im Reinraum zur Charakterisierung zum Einsatz. Bauelemente Realisiert werden im ZMNS neuartige Transistorkonzepte mit niederdimensionalen Strukturen, GaNMOS-Transistoren sowie Heterostrukturen, Nanodrähte oder Quantenpunkte für eine skalierbare Nanoelektronik, Opto-

and zero-dimensional quantum dots. Material groups used are Standard Group IV semiconductors (silicon and germanium), III-V materials and their material combinations (ternary combinations or hybrid solid solutions from III-V and Group IV materials), as well as metal films and dielectrics (oxides with high dielectric constants). Fabrication and Characterisation Procedures Materials at ZMNS are fabricated via epitaxial crystal growth (ALD, molecular beam epitaxy, and CVD) and processed using traditional and innovative lithography techniques, different structuring processes (dry etching, focused ion beams), and standard coating methods. Electron beam microscopy, X-rays, and nanometrology are used for characterization in the cleanroom. Components The ZMNS provides innovative transistor concepts with low-dimensional structures and GaN MOS transistors, as well as heterostructures, nanowires and quantum dots for scalable nanoelectronic, optoelectronic, and bioelectronic applications, (or for catalysis). The center produces a range of devices including MEMS pressure sensors on sapphire, actuators, graphene-based optoelectronic components, light sources (light emitting di-

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elektronik für bioelektronische Anwendungen oder in der Katalyse. Hergestellt werden MEMS-Drucksensoren auf Saphir-Basis, Aktuatoren, optoelektronische Bauelemente auf Graphen-Basis, Lichtquellen (Leuchtdioden und Halbleiterlaser) und Detektoren (QWIP-Detektoren und QC-Detektoren) sowie Quantenkaskadenlaser und Metamaterialien im MIR- und THz-Frequenzbereich. Außerdem werden unterschiedliche Resonatorkonzepte für Lichtquellen und Detektoren fabriziert und von den beteiligten Instituten auf ihre Einsatzfähigkeit getestet. Lehre In der Ausbildung tragen Absolventinnen und Absolventen der TU Wien das am ZMNS erworbene Knowhow in die Industrie hinaus, das sie während ihrer experimentellen Forschungsarbeit auf dem Gebiete neuartiger elektronischer, photonischer oder im Sensorbereich liegender Bauelemente erworben haben. Speziell sind hier die Prozesstechniken zur Herstellung dieser Bauelemente zu erwähnen, die im engen Zusammenspiel zwischen dem Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen (ZMNS) und den beteiligten Trägerinstituten durchgeführt werden. Die in den verschiedenen Pflichtmodulen des Bachelorstudiums Elektrotechnik und vor allem des Masters Mikroelektronik und Photonik erworbenen theoretischen Kenntnisse können im Reinraum des ZMNS anschaulich vertieft werden (die Trägerinstitute veranstalten Vertiefungsmodule im Mikroelektronik und Photonik-Master). Der Schwerpunkt der Ausbildung liegt aber in der Doktoratsausbildung der beteiligten Institute, wo unter Anleitung oder eigenständig die benötigten Materialien am ZMNS der TU Wien hergestellt, charakterisiert oder strukturiert werden. Infrastruktur Neben dem Reinraum selbst ist zum Betrieb des ZMNS der TU Wien eine aufwendige Infrastruktur vorhanden, die die Reinheit der Reinraumatmosphäre kontrolliert und garantiert. Dazu gehört neben der Staubfreiheit der zirkulierenden Luft auch Temperaturkonstanz und kon­

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odes and semiconductor lasers), and detectors (QWIP and QC detectors), as well as quantum cascade lasers and metamaterials in the MIR and THz frequency range. In addition, different resonator concepts for light sources and detectors are fabricated and tested for use by the participating departments. Teaching TU Wien graduates carry the knowledge acquired through their experimental research work at the ZMNS in the fields of innovative electronic, photonics, and sensor-related components into the private sector. This is especially true for the process technology for the production of these components, which is carried out in close cooperation between the Center for Micro- and Nanostructures (ZMNS) and the participating host institutes. The theoretical knowledge acquired in different mandatory modules in the Electrical Engineering bache­ lor’s programme, and in particular in the master’s programme for Microelectronics and Photonics, can be built up and demonstrated in the ZMNS cleanroom (the host institutes offer in-depth modules through the Microelectronics and Photonics master’s programme). The focus of teaching, however, is the participating institutes’ PhD programmes, in which necessary materials are designed, fabricated, and characterised, independently or under guidance. Infrastructure In addition to the cleanroom, the ZNMS has an elaborate infrastructure at its disposal that controls and guarantees the purity of the cleanroom atmosphere. This includes circulating air being free from dust, temperature stability, and the maintenance of constant humidity of recirculated air, thus guaranteeing reproducible results. This is what makes it possible to operate the ZMNS equipment and produce state-of-the-art components. The ZMNS equipment pool currently includes the following machines and appliances, all of which are contin-

Abb 2: Beim Wafertransfer in einer Molekularstrahlanlage, Detailaufnahme Figure 2: Wafer transfer in a molecule jet system, detail view.

stante Feuchte der Umluft, um reproduzierbare Ergebnisse zu garantieren. Nur so ist es möglich, den Gerätepark des ZMNS zu betreiben und Bauelemente auf dem neuesten Stand der Technik herzustellen. Der Gerätepark des ZMNS umfasst zurzeit die im Folgenden aufgelisteten Geräte, die ständig gewartet und auf den neuesten Stand gebracht werden (Gerätenamen auf Englisch): Atomic Force Microscope (AFM), Bonder, Dektak Profilometer, CVD Reactor, Electron Beam Lithography, Ellipsometer, EV Aligner, Focused Ion Beam System (FIB), Mask Aligner, Metallization, Molecular Beam Epitaxy (MBE), Microscope, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (CVD), Reactive Ion Etching (RIE), Spin Coater, Scanning Electron Microscope (SEM), Sputter System, Rapid Thermal Process System, Spray Coater, Wafer Bonder, High Resolution X-Ray Diffractometer (XRD). Kooperationen und Projekte Die Forschungsaktivitäten am ZMNS sind durch die betreibenden Institute in einen Gutteil der Forschungsschwerpunkte der TU Wien eingebunden. Konkret werden am ZMNS hergestellte Materialien beziehungsweise Bauelemente in Projekten verwendet, die in den folgenden Schwerpunkten aktiv sind: •• Quantum Technologies (Photonics, Quantum Metrology, Nanoelectronics, Engineering of Quantum Systems)

ually maintained and updated: Atomic Force Microscope (AFM), Bonder, Dektak Profilometer, Chemical Vapour Deposition (CVD) Reactor, Electron Beam Lithography System, Ellipsometer, EV Aligner, Focused Ion Beam System (FIB), Mask Aligner, Metal Deposition Systems, Molecular Beam Epitaxy (MBE), Microscope, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (CVD), Reactive Ion Etching (RIE), Spinner, Scanning Electron Microscope (SEM), Sputter System, Rapid Thermal Process System, Spray Coater, Wafer Bonder, and High Resolution X-Ray Diffractometer (XRD). Cooperation and Projects Through its operating institutes, ZMNS research activities are involved in a large part of the TU Wien’s main research fields. Specifically, materials and components produced at the ZMNS are used in projects in the following fields: •• Quantum Technologies: Photonics, Quantum Metrology, Nanoelectronics, Engineering of Quantum Systems •• Materials and Matter: Surfaces & Interfaces, Materials Characterisation, Special & Engineering Materials •• Information and Communication Technology: Sensor Systems, Energy & Environment, Environmental Monitoring, Efficient Utilisation of Resources

ZMNS – Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen   | 129

•• Materials and Matter (Surfaces & Interfaces, Materials Characterization, Special & Engineering Materials) •• Information and Communication Technology (Sensor Systems, Energy & Environment, Environmental Monitoring, Efficient Utilization of Resources) Neben der Einbindung in die Forschungsschwerpunkte ist das ZMNS in eine aktive Projektlandschaft eingebettet, die national und international vernetzt ist. Hier haben sowohl Grundlagenprojekte als auch angewandte Projekte im nationalen (SFBs, DKs, FFG-Cluster, FWF- und FFG-Einzelprojekte) und internationalen Umfeld (EU-Projekte, USA, andere) zu einer immer noch zunehmenden Zusammenarbeit mit einer Vielzahl internationaler renommierter Forschungseinrichtungen und Industriebetriebe geführt.

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Besides being involved in the main research fields, the ZMNS is part of an active project landscape within a national and international network. Basic research projects and applied projects in a national and international context have generated continually increasing collaborations with a number of reputable international research institutions and private sector companies.

VERZEICHNIS DER AUTORINNEN UND AUTOREN INDEX OF AUTHORS

Holger Arthaber, Assistant Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E354 – Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering

Eugenijus Kaniusas, A. o. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E354 – Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering

Emmerich Bertagnolli, O. Univ. Prof. Dr. phil. E362 – Institut für Festkörperelektronik E392 – Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen

Franz Keplinger, A. o. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E366 – Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme

Ole Bethge, Univ. Ass. Dipl.-Phys. Dr. techn. E362 – Institut für Festkörperelektronik

Andreas Kugi, Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E376 – Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik

Hans-Ulrich Dodt, Univ. Prof. Dipl.-Phys. Dr. med. E362 – Institut für Festkörperelektronik

Erasmus Langer, Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. E360 – Institut für Mikroelektronik

Walter Ehrlich-Schupita, OR Dipl.-Ing. Dr. techn. E389 – Institute of Telecommunications

Alois Lugstein, A. o. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E362 – Institut für Festkörperelektronik

Norbert Görtz, Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. E350 – Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik E389 – Institute of Telecommunications

Christoph Mecklenbräuker, Univ. Prof. Ing. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. E389 – Institute of Telecommunications

Tibor Grasser, A. o. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E360 – Institut für Mikroelektronik Gerhard Hobler, A. o. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E362 – Institut für Festkörperelektronik Axel Jantsch, Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E384 – Institut für Computertechnik Hermann Kaindl, Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E384 – Institut für Computertechnik

Johann Nicolics, A. o. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E366 – Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme Helmut Pfützner, A. o. Univ. Prof. i.R. Projektass. Univ. Prof. Ziv. Ing. Dipl.-Ing. Dr. techn. E354 – Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering Dionys Pogany, A. o. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. E362 – Institut für Festkörperelektronik Georg Reider, A. o. Univ. Prof. Mag. Dr. rer. nat. E387 – Institut für Photonik

Verzeichnis der Autorinnen und Autoren  | 131

Markus Rupp, Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E389 – Institute of Telecommunications

Heinz Wanzenböck, Ass. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E362 – Institut für Festkörperelektronik

Ulrich Schmid, Univ. Prof. Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. E366 – Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme

Horst Zimmermann, Univ. Prof. Mag. rer. nat. Dr. techn. E354 – Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering

Kerstin Schneider-Hornstein, Senior Scientist Dipl.-Ing. Dr. techn. E354 – Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering Peter Schönhuber, Ass. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E354 – Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering Manfred Schrödl, O. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. E370 – Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe Siegfried Selberherr,O.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Dr.h.c. E360 – Institut für Mikroelektronik Georgi Shilyashki, Projektass. Dipl.-Ing. Dr. techn. E354 – Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering Jürgen Smoliner, A. o. Univ. Prof. Mag. rer. nat. Dr. rer. nat. E362 – Institut für Festkörperelektronik Gottfried Strasser, Univ. Prof. Mag. rer. nat. Dr. rer. nat. E350 – Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik E362 – Institut für Festkörperelektronik E392 – Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen Karl Unterrainer, Univ. Prof. Mag. rer. nat. Dr. rer. nat. E350 – Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik E362 – Institut für Festkörperelektronik

132 | Verzeichnis der Autorinnen und Autoren

Tanja Zseby, Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. E389 – Institute of Telecommunications

BILDNACHWEIS PHOTO CREDITS

COVER Altes und neues Institutsgebäude der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Foto: © TU Wien/Arnold Pöschl VORWORT DER REKTORIN ©Raimund Appel GESCHICHTE Auftaktseite: Universitätsarchiv der TU Wien DIE FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK Auftaktseite: © TU Wien, Foto: W. Ehrlich-Schupita Abb. 1, 2, 5, 7: Fakultät ETIT; Abb. 3, 4, 6, 8: Foto: A. Poeschl INSTITUTE OF ELECTRODYNAMICS, MICROWAVE AND CIRCUIT ENGINEERING Abb. 1, 2, 3, 4: © TU Wien, Foto: A. Poeschl; Abb. 5, 6, 8, 9: © TU Wien; Abb. 7: E. Kaniusas INSTITUT FÜR MIKROELEKTRONIK Abb. 1, 3: Institut für Mikroelektronik; Abb. 2: S. Selberherr INSTITUT FÜR FESTKÖRPERELEKTRONIK (FKE) Abb. 1: Reproduced with permission from Nano Lett., 2014, 14 (11), pp 6699–6703 „Multimode Silicon Nanowire Transistors“(DOI: 10.1021/nl503476t); Abb. 2: Reproduced with permission from Appl. Phys. Lett. 104, 163901 „Nanowires enabling strained photovoltaics“(DOI: 10.1063/1.4871458). Copyright 2014, AIP Publishing LLC; Abb. 3, 4, 5: Institut für Festkörperelektronik

INSTITUT FÜR SENSOR- UND AKTUATORSYSTEME Abb. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7: Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme INSTITUT FÜR ENERGIESYSTEME UND ELEKTRISCHE A ­ NTRIEBE Abb. 1: Foto: M. Chochole ; Abb. 2, 3 © TU Wien, Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe; Abb. 4: © Foto Wilke; Abb. 5: W. Gawlik; Abb. 6: Foto: Markus Ziegelwanger INSTITUT FÜR AUTOMATISIERUNGS- UND REGELUNGSTECHNIK (ACIN) Abb. 1, 2, 3: Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik (ACIN); Abb. 4: © VOEST Alpine Stahl GmbH, 2013; Abb. 5: © TU Wien, Foto: Th. Blazina INSTITUT FÜR COMPUTERTECHNIK Abb. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7: Institut für Computertechnik INSTITUT FÜR PHOTONIK Abb. 1, 2, 3, 5, 6, 7: Fakultät ETIT; Abb. 4. Foto: A. Poeschl INSTITUTE OF TELECOMMUNICATIONS Abb. 1, 2, 3: Institute of Telecommunications ZENTRUM FÜR MIKRO- UND NANOSTRUKTUREN (ZMNS) Abb. 1, 2: Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen (ZMNS)

Bildnachweis  | 133

200 JAHRE FORSCHUNG UND LEHRE.

„Die Presse“ gratuliert der TU Wien zu ihrem 200-jährigen Jubiläum.