Maßgeschneiderte Nanostrukturen und Dünnfilm-Prozessierung für temperaturstabile organische Silizium-Hybrid-Modulatoren

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Manfred Berroth; Professorin Dr. Sabine Ludwigs
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416982273

Mithilfe von kommerziellen optischen Übertragungssystemen werden heute Datenraten von etwa 100 Gb/s auf einem optischen Träger erreicht. Künftige Systeme sollen mehr als 1 Tb/s aufweisen, um den weltweiten Bedarf an steigenden Datenraten in der Nachrichtentechnik zu decken. In der Literatur und in eigenen Vorarbeiten zeigt die Kombination von bewährter Siliziumphotonik mit organischen elektrooptischen Materialien vielversprechende Ergebnisse, u.a. mit elektrooptischen Modulator-Bandbreiten von mehr als 100 GHz. Im vorliegenden Antrag sollen aufbauend auf diesem organischen Silizium-Modulator-Konzept die Eigen-schaften von nanostrukturierten Modulatoren und elektrooptisch aktiven organischen Filmen untersucht und gezielt aufeinander abgestimmt werden. Das Projekt ist stark interdisziplinär und kombiniert die Expertisen von Synthese und Filmprozessierung (Ludwigs, IPOC) mit Modulatordesign und Messtechnik (Berroth, INT). Konkret steht dabei die Erforschung und Herstellung von maßgeschneiderten elektrooptisch aktiven Filmen mit hoher Beständigkeit für den Einsatz in der integrierten Photonik im Vordergrund. Es soll ein temperaturstabiler Modulator entwickelt und umgesetzt werden, der Faser-zu-Faser-Verluste von unter 4 dB bei Bandbreiten größer als 100 GHz und Kontrastverhältnissen von mehr als 20 dB erlaubt. Dabei wird die Anwendung von Zweimodeninterferometern und Plasmonenwellenleitern sowie die prozesstechnische Optimierung der Chromophorausrichtung durch den Einsatz einer speziellen Tempermethode mittels Lösungsmitteldampf evaluiert. Weiterhin ist geplant, neben der Synthese von neuartigen Chromophoren mit stark elektronenziehenden Akzeptorgruppen, die Temperaturstabilität durch in-situ-Vernetzungsreaktionen zu verbessern. Durch die Zusammenarbeit der beteiligten Institute lässt sich der komplette Entwicklungs-, Fertigungs- und Optimierungsablauf in Stuttgart umsetzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen