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

Opportunity in Nitrous Oxide (N₂O) Metrology - in support of controlling this super climate pollutant

Laser Absorption is an advanced sensing technique that determines the presence of a particular substance in a sample and, in many cases, is used to quantify amount fractions of probed species. Measuring and controlling nitrous oxide (N₂O) gas is crucial for understanding climate change. N₂O in the atmosphere has an extremely large global warming potential, therefore called as super climate pollutant. Although still present at trace gas quantities in the atmosphere, N₂O is about 300 times more potent than CO₂ in terms of warming effect with an ever since increasing abundance in the atmosphere.

This project offers a unique opportunity to work on the development and optimization of Laser Absortption Spectroscopy instrumentation and spectroscopic analysis techniques to improve the accuracy and metrological traceability of N₂O concentrations. You will be involved in research and development of hardware and software for laser spectroscopy. 

Scope:

Develop a laser absorption spectroscopy instrument for analyzing and evaluating N₂O concentrations in different gas samples. This involves the assembly of the optical components of the spectrometer and the development of spectral processing algorithms that enable online and postprocessing, analysis, and assessment of the measured specta.

Applicant Requirements:

• Enrolled in a Master’s program in Physics, Chemical Engineering, Environmental Science, or a related field.

• Skilled in data processing and analysis – experience with spectral or gas sensing.

• Proficient in programming languages commonly used in spectal analysis (e.g., Python, Matlab, LabView).

• Familiar with algorithms for spectral analysis.

• Strong analytical and problem-solving skills with attention to detail.

• Excellent communication skills for presenting findings and collaborating with the research team.

The project will jointly be supervised by the TU Braunschweig and the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). The experimental work will be carried out mostly at PTB.

If you are interested in more details, please send an email to:

Prof. Dr. Daniel Prades (daniel.prades(at)tu-braunschweig.de)
or Dr. Zhechao Qu (zhechao.qu(at)ptb.de)

Master’s Thesis Opportunity in Hyperspectral Microscopy Imaging

Hyperspectral microscopy is an advanced imaging technique that captures images across different wavelengths, recording a spectrum of transmitted, reflected, or emitted light for each point in the sample. Unlike conventional microscopy methods, hyperspectral microscopy captures detailed spectral information of each pixel which can be used for further and more precise analysis of the sample

This project offers a unique opportunity to work on the development and optimization of hyperspectral microscopy devices and spectral analysis techniques to enhance the clarity, information, and specificity of sample images. You will be involved in research and developing of hardware and software for hyperspectral microscopy imaging. This project will gain your expertise in spectral imaging systems and data analysis algorithms which applicable to a wide range of fields such as biomedical imaging, material science, machine vision, and environmental monitoring.

Scope:

In this project, you will develop a hyperspectral microscopy imaging system for analyzing and evaluating both organic and inorganic samples. This involves the assembly of the optical components of the microscope and the development of image processing algorithms that enable preprocessing, analysis, and assessment of the scanned samples.

Applicant Requirements:

• Enrolled in a Master’s program in Physics, Electrical Engineering, Biomedical Engineering, Computer Science, Bioinformatics, or a related field.

• Skilled in image processing and data analysis – experience with hyperspectral or microscopy imaging.

• Proficient in programming languages commonly used in image analysis (e.g., Python, .Net, C#).

• Familiar with algorithm for image analysis.

• Strong analytical and problem-solving skills with attention to detail.

• Excellent communication skills for presenting findings and collaborating with the research team.

If you are interested for more details, please send an email to Agus Dharmawan (a.dharmawan(at)tu-braunschweig.de)