SFB 787:
Halbleiter - Nanophotonik: Materialien, Modelle, Bauelemente
Fachliche Zuordnung
Physik
Informatik, System- und Elektrotechnik
Mathematik
Förderung
Förderung von 2008 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 43659573
Der Sonderforschungsbereich (SFB) "Halbleiter Nanophotonik: Materialien, Modelle, Bau-elemente" kombiniert drei sich ergänzende Forschungsbereiche, die auf die Entwicklung neuartiger photonischer Bauelementen abzielen. Das einzigartige Zusammenspiel zwischen Wachstum und Charakterisierung von Halbleiternanostrukturen in Kombination mit der Modellierung der elektronischen Eigenschaften stellt das zentrale Element des Projektbereichs A dar, welches auf den für die Optoelektronik wichtigsten Halbleitermaterialsystemen Gruppe III-Arsenide und III-Nitride aufbaut. Projektbereich B umfasst die theoretische Beschreibung von fundamentalen optischen Prozessen in Nanomaterialien und darauf basierend die Simulation nanophotonischer Bauelemente. Das Design, die Prozessierung und die Charakterisierung neuartiger Emitter- und Verstärkerbauelemente für eine Vielfalt von konkreten Anwendungen steht im Zentrum des Projektbereichs C. Eine Schlüsselrolle nimmt das Graduiertenkolleg "School of Nanophotonics" (Projekt D) ein, welches den Erfahrungsaustausch für Doktoranden ermöglicht. Das Graduiertenkolleg vervollständigt den SFB mit einer breit aufgestellten Ausbildungskomponente, welche einen stark interdisziplinären Charakter aufweist. Wesentliches Ziel ist es den Start der beruflichen Karriere der Doktoranden zu fördern, wobei "Entrepreneurship" ein zentrales Thema ist. Die dritte Phase des SFB zielt darauf ab eine Vielzahl neuer nanophotonischer Bauelemente und deren Anwendungen in Quantenkommunikations-Systemen, der energieeffizienten Datenübertragung und der Chip-zu-Chip Kommunikation zu realisieren. Zugleich soll auch ein umfassendes Verständnis der zu Grunde liegenden Physik erarbeitet werden. Ein Hauptziel ist die Realisierung elektrisch betriebener Quantenkryptographie-Systeme, welche auf q-Bits und verschränkten Photonemittern beruhen, die in Informationsnetzwerke integrierbar sind. Zusätzlich wird der Raumtemperaturbetrieb von elektrisch betriebenen GaN-QP Einzelphotonemittern realisiert werden. Durch die Entwicklung extrem kleiner oberflächenemittierender Laserdioden (VCSEL) und Metallkavität-Nanolasern für Multi-Terabus Systeme sollen quantenelektrodynamische Kavitätseffekte untersucht werden bis hin zur Entwicklung einer photonischen I/O-Engine für die effiziente Chip-zu-Chip Kommunikation. Des Weiteren soll die Untersuchung von elektrisch betriebenen AlGaN-Laserdioden im fernen UV für Anwendungen im Bereich der Diagnostik, der Sensorik und dem 3D-Druck vorangetrieben werden. Die Realisierung dieser nanophotonischen Bauelemente und Anwendungen stellt eine beachtliche Herausforderung für die dritte Förderperiode des SFB dar und wir erwarten, dass auch über das Jahr 2019 hinaus diese Forschungsaktivitäten in anderen Projekten weitergeführt werden. Es ist außerdem zu erwarten, dass die Erkenntnisse und Entwicklungen im SFB die Grundlage für zahlreiche Innovationen bei Industriepartnern bilden oder in Ausgründungen münden werden..
DFG-Verfahren
Sonderforschungsbereiche
Abgeschlossene Projekte
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A01 - Materialien für grüne Laserdioden hoher Brillanz
(Teilprojektleiter
Kneissl, Michael
;
Tränkle, Günter
)
-
A02 - Lineare Quantisierungsstrukturen
(Teilprojektleiter
Pohl, Udo W.
;
Strittmatter, André
)
-
A03 - Modifizierte Quantenpunktanordnungen auf InP-Basis für Lichtemitter
(Teilprojektleiter
Künzel, Harald
;
Pohl, Udo W.
)
-
A04 - Atomare Struktur und lokale elektronische Eigenschaften von Nanomaterialien
(Teilprojektleiter
Dähne, Mario
;
Eisele, Holger
;
Lehmann, Michael
;
Niermann, Tore
)
-
A05 - Elektronische Struktur Nano-skaliger Objekte
(Teilprojektleiter
Hoffmann, Axel
;
Schliwa, Andrei
;
Wagner, Markus R.
)
-
A06 - Elektron-Phonon Wechselwirkung in Halbleiter Nanostrukturen
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Christen, Jürgen
;
Hoffmann, Axel
;
Maultzsch, Janina
;
Thomsen, Christian
)
-
A07 - Kohärente und inkohärente Dynamik in Halbleiter-Quantenpunktverstärkern und neuartigen laseraktiven Medien
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Weyers, Markus
;
Woggon, Ulrike K.
)
-
A08 - Nitrid-basierte Einzelphotonenquellen mit optischen Resonatoren
(Teilprojektleiter
Bertram, Frank
;
Christen, Jürgen
;
Dadgar, Armin
)
-
B01 - Theorie photonischer Bauelemente am quantenoptischen Limit
(Teilprojektleiter
Knorr, Andreas
;
Richter, Marten
)
-
B02 - Dynamik von integrierten Multisektionsstrukturen für Laser und Verstärkerbauelemente
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Lüdge, Kathy
;
Owschimikow, Nina
;
Schöll, Eckehard
)
-
B04 - Multi-Dimensionale Modellierung und Simulation elektrisch gepumpter Lichtquellen auf Halbleiter-Basis
(Teilprojektleiter
Bandelow, Uwe
;
Burger, Sven
;
Koprucki, Thomas
;
Mielke, Alexander
;
Schmidt, Frank
)
-
B05 - Effektive Modelle, Simulation und Analyse der Dynamik in Quantenpunkt Bauelementen
(Teilprojektleiter
Bandelow, Uwe
;
Vladimirov, Andrei
;
Wolfrum, Matthias
)
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C01 - Energieeffiziente Oberflächenemitter mit ultimativer Bandbreite für die Silizium-Photonik, Beleuchtung und Detektion: Mikro- und Nano-Laser
(Teilprojektleiter
Bimberg, Dieter
;
Hofmann, Werner Hellmuth
;
Lott, James A.
;
Reitzenstein, Stephan
)
-
C02 - Quantennetzwerke basierend auf Einzelphotonen
(Teilprojektleiter
Benson, Oliver
;
Freund, Ronald
;
Schubert, Colja
)
-
C04 - GaN-basierte Einzelphotonenemitter und VCSEL
(Teilprojektleiter
Christen, Jürgen
;
Krost, Alois
)
-
C05 - Halbleiterlaser hoher Brillanz
(Teilprojektleiter
Bimberg, Dieter
;
Erbert, Götz
)
-
C06 - Dynamik von Kantenemittern für zukünftige Multiterabit- und Materialbearbeitungssysteme
(Teilprojektleiter
Bimberg, Dieter
;
Weyers, Markus
)
-
C07 - Rein optische Signalverarbeitung mit quantenpunkt-basierten Halbleiterlaser-Verstärkern
(Teilprojektleiter
Petermann, Ph.D., Klaus
;
Schubert, Colja
)
-
C08 - Ultrakurzzeitspektroskopie an Quantenpunkten und Quantenpunkt-Bauelementen
(Teilprojektleiterin
Woggon, Ulrike K.
)
-
C09 - Nitrid-basierte Laserdioden im fernen UV
(Teilprojektleiter
Kneissl, Michael
;
Tränkle, Günter
;
Wernicke, Tim
)
-
C10 - VCSEL-unterstützte silizium-photonische I/O-Technologie
(Teilprojektleiter
Petermann, Ph.D., Klaus
;
Tillack, Bernd
;
Zimmermann, Lars
)
-
C12 - Deterministische Quantenbauelemente für Quantenkommunikationsnetzwerke
(Teilprojektleiter
Reitzenstein, Stephan
;
Rodt, Sven
)
-
MGK - Integriertes Graduiertenkolleg "School of Nanophotonics"
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Christen, Jürgen
;
Knorr, Andreas
;
Maultzsch, Janina
)
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MGKD - Halbleiter-Nanophotonik: Materialien, Modelle, Bauelemente
(Teilprojektleiter
Christen, Jürgen
;
Knorr, Andreas
;
Thomsen, Christian
)
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Z - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs
(Teilprojektleiter
Kneissl, Michael
)