Photonisch Integrierte Schaltungen mit elektrochromen Materialien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Manfred Berroth; Professor Dr. Guido Schmitz
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504493661

Im Rahmen dieses Projekts wird die Kombination etablierter photonischer Schaltkreise mit speziellen Materialien untersucht, welche eine Licht-Ionen-Wechselwirkung zeigen und den elektrochromen Materialien zugeordnet werden. Die optische Phasenlage in chipintegrierten Wellenleitern wird dabei durch den Ladungszustand von elektrisch aktiven Ionen-Leitern gesteuert, wobei der zugrundeliegende Effekt auf der Einlagerung von Wasserstoff- oder Lithium-Ionen in diesen Materialien basiert. Geeignete Materialien sollen in etablierte Chip-Herstellungsprozesse aufgenommen werden, um eine neue Generation an stimmbaren und nachstimmbaren photonischen Schaltkreisen für unterschiedliche Wellenlängenbereiche hervorzubringen. Im Projekt wird die Lichtmodulation in Siliziumnitrid- und Silizium-Wellenleitern durch den Einsatz von maßgeschneiderten Ionen-Schichten experimentell untersucht. Dabei entsteht ein kompaktes (10 µm) abstimmbares Bauteil mit möglichst kurzen Latenzzeiten, welches mit geringer elektrischer Energie (< 1 nJ) und kleinen Steuerspannungen (< 5 V) betrieben wird. Das Projekt wird im engen Forschungsverbund eines Teams von Ingenieuren, das auf dem Gebiet der Silizium-Photonik arbeitet, und eines Teams von Materialwissenschaftlern, das sich mit Dünnfilm-Batterie-Materialen beschäftigt, durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen