MA: Simulation passiver optischer Bauelemente auf 4H-SiC / Simulation of passive optical devices on the 4H-SiC platform

19. Oktober 2025

Beschreibung

Seit einigen Jahren beschäftigt sich der Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente mit dem innovativen Themenfeld der Quantenbauelemente und der Prozessintegration für quantenelektronische Anwendungen. Dabei liegt der Fokus darauf, das Halbleitermaterial SiC im Bereich Quanten-Computing zu nutzen und SiC-Qubits in Bauelemente zu integrieren. Es werden die quantenelektronischen Eigenschaften von Punktdefekten, sogenannten Farbzentren, im Kristallgitter gezielt manipuliert und ausgelesen.

Dieses neuartige Forschungsgebiet stößt hierbei sowohl auf technologische Grenzen, die es zu überwinden gilt, als auch auf grundlegende physikalische Fragestellungen hinsichtlich Optik, Photonik und Elektronik unter extremen Bedingungen. Ein vollständiger quanten-photonisch integrierter Schaltkreis erfordert daher einen präzisen Entwurf der optischen Komponenten.

Ziele der Arbeit

Im Rahmen einer Masterarbeit sollen mittels Simulation in der Software Ansys Lumerical zunächst verschie-dene Konzepte für integrierte Lichtwellenleiter im Hinblick auf die Verwendung für Farbzentren in 4H-SiC untersucht und verglichen werden. Auf Basis dieser Ergebnisse sollen weitere passive photonische Bauelemente simuliert werden. Ziel der Arbeit soll es sein mittels Simulation ein geeignetes Design für einen 4H-SiC QPIC zu entwerfen.

Für eine ausführlichere Übersicht und der Einordnung des Themas eignet sich die Einleitung sowie Kapitel V (Silicon Carbide Integrated Photonics) des folgenden Review Papers: doi: 10.1063/5.0262377

Deine Kenntnisse

Abgeschlossenes Bachelorstudium in Physik, Elektrotechnik, Nanotechnologie, Werkstoffwissen-schaften oder vergleichbaren Studiengängen
Kenntnisse über Halbleiterphysik und elektromagnetische Felder
Selbstständige Arbeitsweise, Eigeninitiative, Teamfähigkeit
Erfahrungen mit optischen/photonischen Simulationen und/oder Ansys Lumerical sind keine Voraussetzung, jedoch von Vorteil, da es sich um eine reine simulative Arbeit handelt.