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Doktorandenstelle: Licht-Materie Wechselwirkung in Halbleiter-Nano-Drähten

Die wachsende Nachfrage nach schnellen Informations- und Kommunikationstechnologien und die inhärenten Einschränkungen von elektronischen integrierten Schaltungen hat die Forschung zu nano-photonischen Komponenten stimuliert. Ein weit verbreitetes Interesse erregen vor allem Halbleiter-Nanodrähte aufgrund ihrer einfachen Herstellung, ihrer hohen Kristall-Qualität und ihre bemerkenswerten photonischen Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, als effiziente Wellenleiter und Resonatoren entweder für photonische und plasmonische Laser oder zur Nutzung von polaritonischen Effekten zu dienen.

Halbleiter-Nanodrähte sind komplexe photonische Strukturen, die verschiedenste longitudinale und manchmal auch transversale Moden unterstützen, die durch die nichtlineare Response des Material gekoppelt sind, die wiederum durch Vielteilchen-Effekte der angeregten Ladungsträger [2] bestimmt wird. In der laufenden Forschung entwickeln wir einen Werkzeugkasten für die Simulation der Licht-Materie-Wechselwirkung in Halbleitern unter verschiedenen Anregungsbedingungen [3] und auf unterschiedlichen Ebenen der Vereinfachung.

Bild 1
Elektrische Feldstärke in einem optisch gepumpten Halbleiterlaser-Nanodraht; berechnet mittels gekoppelter FDTD und Halbleiter-Bloch-Gleichungen.

Im Rahmen des DFG-Forschergruppe 1616 der Optikgruppe am Institut für Festkörpertheorie und -optik unter Leitung von Prof. Ulf Peschel wird eine Doktorandenstelle in diesem Bereich der Forschung angeboten. Zu den Forschungsthemen gehören sowohl numerische Simulationen als auch die theoretische Analyse. Die Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit sowohl mit experimentellen als auch anderen Theorie-Gruppen durchgeführt.

Mögliche Themen sind:

  • Semiklassische Einbeziehung der Phonon-Kopplung in bestehende Materialmodelle
  • Untersuchung der Exziton-Polaritonen Kopplung in Nanodrähten und Nanostrukturen
  • Untersuchung der elektrisch getriebenen Nanodrahtlaser
  • Simulation von Nanodrähten in gekrümmten, gefalteten oder gekoppelten Geometrien
  • Untersuchung von Nanodraht-Arrays und Photonischer-Kristall Strukturen
  • Quantenoptik in Nanodrähten

Referenzen

  • [1] R. Roeder, M. Wille, S. Geburt, J. Rensberg, M. Zhang, J. G. Lu, F. Capasso, R. Buschlinger, U. Peschel, and C. Ronning, Nano Lett. 13, 3602(2013).
  • [2] C. P. Dietrich, R. Johne, T. Michalsky, C. Sturm, P. Eastham, H. Franke, M. Lange, M. Grundmann, and R. Schmidt-Grund, Phys. Rev. B 91, 041202.
  • [3] W.W. Chow and S.W. Koch. Semiconductor-Laser Fundamentals: Physics of the Gain Materials. Springer, 1999.
  • [4] R. Buschlinger, M. Lorke, and U. Peschel, Phys. Rev. B, 91:045203, 2015.

Die Stellen im Einzelnen

Bild für Stelle 1
Doktorandenstelle: Licht-Materie Wechselwirkung in Halbleiter-Nano-Drähten
Bild für Stelle 2
Doktoranden-/Postdoc-Stelle: The FET-Open Project SiLAS Silicon Laser


Kontakt

Prof. Dr. Ulf Peschel

Abbeanum Fröbelstieg 1, Raum 107

Ulf.Peschel@uni-jena.de


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