Photonische Bauelemente

Beschreibung des Forschungsbereiches "Photonische Bauelemente" in CRIS

Projekte:

Technologieentwicklung und Herstellung von SiC-basierten (V)UV-Photodioden mit Ionenimplantierten p-Emitter

Auf Basis des Halbleitermaterials Siliziumcarbid (SiC) sollen Sensoren für UV-Strahlung entwickelt werden. Diese sollen besonders kurzwelliges UV-Licht (Vakuum-UV) detektieren können, was mit bisherigen SiC-basierten Sensoren nicht möglich ist. Dabei muss das aktuelle Produktionsverfahren so angepasst werden, dass das elektrisch aktive Gebiet nahe an die Sensoroberfläche reicht, wobei eine ausreichend hohe Sensorempfindlichkeit erhalten werden muss. Neuartige Designvariationen des Sensors werden betrachtet, um eine verbesserte Sensitivität zu erreichen. Die Prozessentwicklung wird durch eine Simulation der Bauelemente unterstützt und die Ergebnisse aus den Experimenten fließen in die Verbesserung der Simulationsmodelle ein.

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Herstellung und Charakterisierung von optoelektronischen Bauelementen auf Basis von 2D-Materialien/schwarzem Phosphor

Das Forschungsthema wird im Rahmen eines LEB-Promotionsvorhabens bearbeitet.

2D-Materialien bestehen aus über Van-der-Waals-Kräfte verbundenen Schichten eines kristallinen Volumenmaterials. Durch die Einschränkung der vertikalen Ausdehnung auf wenige Lagen bis hin zu Monolagen weisen Vertreter dieser Materialklasse hervorragende Charakteristika im Vergleich zu ihren Bulkanaloga auf. Durch die reduzierte dielektrische Abschirmung aufgrund der fehlenden Lagen im Vergleich zum Volumenmaterial sind exzitonische Effekte bei 2D-Materialien von großer Bedeutung. Die optischen und elektrischen Eigenschaften eines 2D-Materials weisen dabei einen dicken- bzw. lagenzahlabhängigen Verlauf auf. Aufgrund des geschichteten Aufbaus können auch verschiedene 2D-Materialien als Heterostapel integriert werden. Damit ist die Ausnutzung von Synergieeffekten durch die Vielzahl an Eigenschaften der unterschiedlichen Materialien möglich. Neben isotropen Materialien gibt es auch Vertreter, die eine Anisotropie innerhalb der einzelnen Schichten aufweisen. Solche Anisotropie zeigt der schwarze Phosphor, als Allotrop des Phosphors. Durch die Verknüpfung verschiedener Materialien über Heterostapel, anisotropes Verhalten und exzitonische Phänomene können optische, elektrische und optoelektrische Bauelemente hergestellt werden. Mögliche optische Elemente sind Verzögerungsglieder oder lineare Polarisatoren; während optoelektronische Bauelemente in Form von Photodetektoren und Emittern mit einzigartigen Eigenschaften möglich werden.

Neben der Herstellung solcher Bauelemente liegt der Fokus dieses Projekts auf der Modellierung und Weiterentwicklung von zerstörungsfreien Charakterisierungsmethoden von 2D-Materialien und Dünnschichtsystemen. Ein besonderes Augenmerk wird hierbei auf die Mikrospektroskopie gelegt, wobei Untersuchungen mit polarisierter Optik in Reflexion und Transmission durchgeführt werden sollen.

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