Abschlussarbeiten

Indiumzinnoxid (ITO) ist ein leitfähiges Material, welches im sichtbaren Bereich des elektromagnetischem Spektrums weitgehend transparent ist. Diese Eigenschaften machen es zu einer geeigneten Wahl für optoelektronische Bauelemente, wie LEDs und Laserdioden. Diese Bauelemente können so elektrisch kontaktiert werden und gleichzeitig Licht durch die Kontaktschicht emittieren.

Folgende Aufgaben sollen in dieser Bachelorarbeit enthalten sein:

• Prozessierung:
  • Abscheiden von ITO-Schichten mittels Elektronenstrahlaufdampfung (EBPVD) mit Untersuchung verschiedener Prozessparameter auf die Materialeigenschaften
  • Ausheizen der ITO-Schichten in einem Hochtemperaturofen für Verbesserung der Materialeigenschaften
• Charakterisierung
  • Optische Charakterisierung mit Ellipsometer, Reflektrometer  und UV/VIS-Spektroskopie
  • Elektrische Charakterisierung mit Wirbelstromprüfung und Vierpunktmessung
  • Morphologische Charakterisierung mit Profilometer, Rasterelektronenmikroskop und Rasterkraftmikroskop

Kontakt:  Julian Kaßmann

Hintergrund und Motivation
Quantensensorik hat ein großes Potential für die aktuelle technologische Revolution in den Quantentechnologien. Mithilfe von Atomen können sehr präzise Messungen verschiedenster Effekte wie z.B. Gravitation oder den Einflusses von dunkler Materie durchgeführt werden. Sogenannte Atomchips sind kompakte Systeme, in denen Atome gefangen, sowie hinsichtlich ihrer quantenmechanischen Zustände manipuliert und detektiert, werden können.

Zur Miniaturisierung dieser Atomchips sind integrierte photonische Systeme zur Übertragung und Aufbereitung von Laserlicht auf dem Chip essentiell – und ermöglichen eine weitere Steigerung der Komplexität dieser Messinstrumente sowie ihrer Benutzerfreundlichkeit. Dafür  müssen unterschiedliche integrierte photonische Komponenten entwickelt werden. Es werden z.B. Wellenleiter zum Verteilen des Laserlichts innerhalb des Chips und Lichtauskoppler zum Aussenden des Laserlichts vom Chip direkt zum Atom für verschiedene Wellenlängen benötigt, sodass die Atome in komplexen Konfigurationen angesteuert werden können.

Zentrale Fragen, die in der Masterarbeit bearbeitetet werden: Was ist zukünftig möglich auf einem solchen Atomchip? Wo sind Schwierigkeiten und Hausforderungen für die integrierte Photonik und ihre Herstellung? Das Ziel soll es sein, am Ende der Masterarbeit ein Design für einen Atomchip erstellt zu haben.

Aufgabenbeschreibung
Im Rahmen des Projektes werden mittels geometrischer Optik mögliche Chip-Konfigurationen untersucht und darauf aufbauend Wellenleiter und Auskoppler für Laserlicht auf einen integrierten Atomchip entwickelt. Für die optischen Simulationen wird einekommerzielle Software, z.B. Lumerical, verwendet.

Anforderungen 
Kenntnisse bzw. ein großes Interesse für Phython und/oder Matlab sowie grundlegendes Verständnis im Bereich der Optik sind erforderlich.

Kontakt: Steffen Sauer

Oberflächen können durch Aufbringen von Molekülen in ihren Eigenschaften modifiziert und für spezielle Anwendungen passend optimiert werden. Eine solche Funktionalisierung ist Ziel der hier ausgeschriebenen Masterarbeit. (Metall-)Phthalocyanin-Schichten mit verschiedenen Schichtdicken sollen auf GaN-Oberflächen abgeschieden und optisch charakterisiert werden. Das Fernziel sind Einzelphotonenemitter. Als Charakterisierungstechniken stehen Photolumineszenz-, Raman- und Kathodolumineszenzspektroskopie im Vordergrund. Die Morphologie der Oberfläche wird mit einem Rasterkraftmikroskop untersucht. Die Aufgaben der Masterarbeit umfassen unter anderem:

• Charakterisierung des GaN-Substrates mittels Photolumineszenz- und Kathodoluminesspektroskopie, Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Raman-Spektroskopie
• Prozessierung der Phathalocyaninschichten auf GaN-Substrat
  • Abscheiden der Phthalocyaninschichten mittels Aufdampfen
  • Untersuchung des Einflusses der Aufdampftemperatur auf die gewachsenen Schichten und das Emissionsverhalten
• Optische Charakterisierung:
  • zeitintegrierte und -aufgelöste Photolumineszenz- und Kathodoluminesspektroskopie an verschiedener Phthalocyanin-Schichtdicken und Vergleich der Messergebnisse

Kontakt: Gunilla Harm