Synchronisation ist entscheidend Hochpräzise Oszillatoren sind das Herzstück moder- ner Elektronik: Sie sorgen für exakte Zeitsteuerung und Synchronisation in Rechenzentren, KI-Systemen, Netzwerken und vielen anderen Anwendungen, bei denen präzise Taktsignale entscheidend sind – etwa um Daten fehlerfrei zu übertragen, Berechnungen zu synchronisieren oder Energie effizient zu nutzen. Der Oszillator, den das interdisziplinäre Team im Nano-Argovia-Projekt NANO-SAW aufbauen wird, dient als Machbarkeitsnachweis für eine neue Art der Schwingungserzeugung, die auf sogenannten Rayleigh-Wellen basiert. Dies sind akustische Ober- flächenwellen (englisch: Surface Acoustic Waves, SAWs), die sich entlang der Oberfläche eines Mate- rials ausbreiten. Diese Wellen werden in einer dün- nen Schicht aus Aluminiumnitrid (AlN) erzeugt, ei- nem piezoelektrischen Material, das besonders gut mechanische Spannungen in elektrische Signale umwandeln kann und umgekehrt. Die Aluminium- nitrid-Schicht wird mit einem speziellen Beschich- tungsverfahren (Hochleistungs-Impuls-Magnetron- sputtern (HiPIMS)) auf ein Substrat aufgebracht, das sich dann direkt in bestehende Mikrochips integrie- ren lässt – was für die Miniaturisierung und den Ein- satz in modernen elektronischen Geräten entschei- dend ist. Auf der Aluminiumnitrid-Oberfläche werden feine, kammartige Elektrodenstrukturen ange- bracht. Diese Elektroden regen durch angelegte elek- trische Spannungen mechanische Rayleigh-Wellen an, die sich dann über die Oberfläche ausbreiten. Eine zweite Elektrodenstruktur detektiert die an- kommenden Wellen und wandelt sie zurück in elek- trische Signale. Durch eine Rückkopplungsschaltung wird dieses Signal verstärkt und zurückgeführt, so- dass eine kontinuierliche Schwingung entsteht – der Oszillator „schwingt“ stabil bei einer bestimmten Frequenz. Schnell, energiesparend und stabil Besonders wichtig sind dem interdisziplinären Team unter Leitung von Prof. Dr. Mathieu Coustans (Hoch- schule für Technik und Umwelt FHNW) bei der Her- stellung, dass die Aluminiumnitrid-Schichtdicken un- ter 500 Nanometern liegen und eine optimale kristal- lografische Ausrichtung erzielt wird, um die akusti- schen Eigenschaften zu verbessern. Der Oszillator soll sehr schnell starten (unter 100 Millisekunden), sehr wenig Energie verbrauchen und einen extrem stabilen Takt vorgeben. Das Projekt unterstützt Bestrebungen energieef- fiziente Informations- und Kommunikationstechno- logie durch nanoskalige Materialien und nanofabri- zierte Bauelemente sowie Integration auf System- ebene voranzutreiben. Taktgeber für digitale Systeme Im Nano-Argovia-Projekt NANO-SAW entwickeln Forschende einen winzigen, hochpräzisen Oszillator auf Basis von Oberflächenwellen im Nanobereich. Er soll als Frequenzreferenz für digitale Hochge- schwindigkeits-Systeme dienen. Kooperation von: Hochschule für Technik und Umwelt FHNW Paul Scherrer Institut PSI Micro Crystal AG (Grenchen) Weitere Informationen: Nano-Argovia- Programm Hochschule für Technik und Umwelt FHNW Paul Scherrer Institut PSI Micro Crystal AG «Für Micro Crystal bietet NANO-SAW die Gelegenheit, unser industrielles Know- how im Bereich hochpräziser Zeit- gebungskomponenten in eine intensive Forschungskooperation einzubringen. Das Projekt befasst sich mit den zentralen Anforderungen an zukünftige Oszillator- technologien: Genauigkeit, Stabilität, Kompaktheit, geringer Stromverbrauch und Kompatibilität mit moderner Mikro- elektronik. Darüber hinaus erwarten wir wertvolle Erkenntnisse für unsere allge- meine Technologieentwicklung.» Dr. Thierry Hessler, Micro Crystal AG Nano-Argovia-Programm 16 SNI INSight Juni 2026