Abschlussarbeit Bachelor zum Thema Modelltheoretische Untersuchungen zu optimalen Inversionsladungsträgerprofilen in elektrisch-gepumpten oberflächenemittierenden Halbleiterlasern mit externem Resonator

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT ist Europas führendes Zentrum für Auftragsforschung und -entwicklung im Bereich Lasertechnik. Die Abschlussarbeit erfolgt dabei in Kooperation mit dem assoziierten Lehrstuhl für Technologie Optischer Systeme TOS. In der Gruppe Optikdesign & Diodenlaser des Fraunhofer Instituts für Lasertechnik ILT werden neben weiteren Diodenlaserkonzepten u.a. elektrisch gepumpte VECSEL (engl. vertical-external-cavity surface-emitting laser) untersucht. Bei diesen handelt es sich um eine Variante sogenannter oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit Vertikalresonator (VCSEL, engl. vertical- cavity surface-emitting laser), bei welcher der in den Halbleiterchip integrierte, aus zwei Bragg-Spiegeln (DBR, für engl. distributed Bragg reflector) bestehende Laserresonator um einen externen Resonatorspiegel ergänzt wird. Mit dem Konzept lassen sich großflächige Emitter (laterale  Durchmesser von mehr als 100 μm) hoher Ausgangsleistung bei gleichzeitig guter Strahlqualität (geringer Strahldivergenz) realisieren. Im Rahmen der Bachelorarbeit sollen mit Hilfe der ILT-eigenen Simulationssoftware SEMSIS (Semiconductor Simulation Software) Simulationen zur Identifikation optimierter Chipdesigns für Emitter hoher Brillanz (Lichtleistung pro Fläche und Raumwinkel) durchgeführt werden.

Zur Identifikation verbesserter Chipdesigns für elektrisch-gepumpte VECSEL sollen insbesondere Simulationen des elektrischen Transports durch die Halbleiterheterostruktur zur Berechnung der räumlichen Verteilungen von Elektronen und Löchern in den lichtverstärkenden Quantenfilmen und deren Rekombinationsraten (Rekombination durch stimulierte Emission sowie strahlende und nichtstrahlende Verlustmechanismen) simuliert werden. Mögliche Stellschrauben am Chipdesign sind die Kontaktgeometrie, Breite und Position stromeinschnürender Oxidblenden sowie die Anzahl der lichtverstärkenden Quantenfilmblöcke. Diese sind im Hinblick auf die Maximierung der elektrooptischen Effizienz bei Wechselwirkung der  Ladungsträger mit einem durch den Resonator vorgegebenen (üblicherweise gaußförmigen) Strahlprofil zu optimieren. In SEMSIS sind bereits Software-Module zur Simulation des elektrischen Transports durch Halbleiternanostrukturen (Drift-Diffusions-Modell) sowie zur Berechnung von Interbandrekombinationsraten (stimulierte Emission, spontane Emission, Auger-Prozesse) enthalten. Je nach Veranlagung der Kandidatin bzw. des Kandidaten können entweder die bestehende Modelle zur Identifikation verbesserter Chipdesigns genutzt werden oder Modell und Software um neue Effekte (z.B. rigorosere Betrachtung der Streuung von ungebundenen Ladungsträgern in die Quantenfilme) erweitert werden.

Was du mitbringst

Voraussetzung sind Grundkenntnisse in theoretischer Physik (die im Rahmen der Theoriekurse des Bachelorstudiengangs Physik erworbenen Kenntnisse sind mehr als ausreichend). Programmiererfahrung in Python (evtl. auch C++) ist sehr von Vorteil, aber keine zwingende Voraussetzung.

Was du erwarten kannst

Wir bieten die Möglichkeit der eigenständigen Arbeit an einem spannenden, aktuellen, anwendungsnahen Forschungsthema. Du wirst Teil einer engagierten Forschergruppe einer  renommierten Forschungseinrichtung mit guter technischer Ausstattung. Wir bieten die Möglichkeit der Mitarbeit in unserem Team im Rahmen einer HIWI-Tätigkeit auch über die Dauer der Bachelorarbeit hinaus.



Die Stelle ist zunächst auf 3 Monate befristet.
Die wöchentliche Arbeitszeit beträgt 39 Stunden.
Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.
Wir weisen darauf hin, dass die gewählte Berufsbezeichnung auch das dritte Geschlecht miteinbezieht.
Die Fraunhofer-Gesellschaft legt Wert auf eine geschlechtsunabhängige berufliche Gleichstellung.

Fraunhofer ist die größte Organisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Unsere Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Wir sind kreativ, wir gestalten Technik, wir entwerfen Produkte, wir verbessern Verfahren, wir eröffnen neue Wege.

Fragen zu dieser Position beantwortet Dir gerne

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Dipl.-Phys. Thomas Schwarz

Telefon +49 0241/8906-565

Falls Interesse an der Arbeit besteht, diese aber nicht unmittelbar begonnen werden kann, besteht die Möglichkeit der Einarbeitung in die Thematik im Rahmen einer HIWI-Tätigkeit.

Kennziffer: ILT-2019-59 Bewerbungsfrist: 31.03.2020
counter-image