Doktorand*in Nanolaminate für Photonik, Quanten- & Medizintechnik

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist eine der weltweit führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. 75 Institute entwickeln wegweisende Technologien für unsere Wirtschaft und Gesellschaft – genauer: 32 000 Menschen aus Technik, Wissenschaft, Verwaltung und IT. Am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS entwickeln wir neuartige Materialsysteme für biomedizinische Sensoren, Implantate und photonische Quantentechnologien.

Eine unserer innovativsten Technologien sind die sogenannten Nanolaminate, die mittels der Atomlagenabscheidung (ALD) hergestellt werden. Einzelne Atomlagen verschiedener Materialien werden dabei zu wenigen Nanometer dünnen Stapeln verbunden. Die resultierenden Nanolaminate weisen teilweise neue und komplexe physikalische Eigenschaften auf, was hochinnovative Anwendungen ermöglicht.

Im Rahmen Ihrer Doktorarbeit sollen neuartige Nanolaminate entwickelt, hergestellt und analysiert werden. Dafür sind verschiedene Materialkombinationen zu testen und zu vermessen, um anschließend die Eigenschaften der Nanolaminate zu vergleichen und zu bewerten. Zielanwendungen umfassen u. a. ultradünne Implantatsverkapselungen, die dem Bauteil definierte Eigenschaften wie Hermetizität, kontrollierte Resorption oder sensorische Funktionalität verleihen können, ohne die Größe des Implantats und damit den benötigten Platz im Körper merklich zu erhöhen. In skalierbaren Quantensystemen können die Nanolaminate zudem genutzt werden, um nichtlineare Effekte zu erzeugen, die für effiziente photonische Systeme benötigt werden.

Zunächst setzen Sie sich intensiv mit dem aktuellen Stand der Wissenschaft auseinander und erarbeiten die theoretischen Grundlagen. Sie identifizieren die neuesten Trends in den Bereichen der ALD-Materialien und der Nanolaminate und finden damit Anknüpfungspunkte für spannende Forschungsfragen. Darauf aufbauend entwickeln Sie Prozesse zur Abscheidung ultradünner Materialien im hauseigenen Reinraum und optimieren schrittweise die Prozessparameter (z. B. Pulsdauer, Temperatur, Druck), um homogene und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.

Die hergestellten Schichten und Schichtstapel charakterisieren Sie mithilfe verschiedener Messtechniken (Elektronenmikroskopie, Ellipsometrie, Röntgendiffraktion, Rasterkraftmikroskopie, Interferometrie, etc.) sowie an selbst zu konzeptionierenden, an die Zielanwendung angepassten Messplätzen in unseren eigenen Wafer-Test-, Optik- und Biolaboren. Die Ergebnisse können nachfolgend mit analytischen und simulationstechnischen Berechnungen verglichen und mittels geeigneter Software (z. B. Python, Origin Pro) ausgewertet werden, um Material- und Prozesseigenschaften verstehen und optimieren zu können.

Sie unterstützen die Akquise neuer Projekte durch Aufbau eines Partnernetzwerks durch den Besuch von Konferenzen und unterstützen beim Schreiben von Forschungsanträgen. Die Ergebnisse Ihrer Arbeiten veröffentlichen Sie als wissenschaftliche Publikationen und präsentieren sie auf internationalen Konferenzen sowie in den Projektmeetings mit den externen Partnern. Darüber hinaus betreuen Sie studentische und wissenschaftliche Hilfskräfte sowie Bachelor- und Masterarbeiten.

Mindestqualifikationen:

• Sehr gut abgeschlossenes Studium (Master/Uni-Diplom) im Bereich der Physik, Chemie, Elektrotechnik, Mikrosystemtechnik oder einer vergleichbaren Fachrichtung
• Fundierte Kenntnisse und praktische Erfahrungen in Verfahren der Halbleitertechnologie
• Erste praktische Erfahrung in einer Reinraumumgebung: Kenntnisse über grundsätzliches Verhalten im Reinraum, Waferhandling und Prozessdurchführung
• Sehr gute Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Wünschenswerte Qualifikationen:

• Erste praktische Erfahrung mit der Atomlagenabscheidung (ALD) und weiteren Prozessen im Reinraum (Lithographie, Gasphasenabscheidung, Ätzen)
• Erste Besuche auf Konferenzen oder erste Veröffentlichungen publiziert

Sie können für Ihre praktischen Arbeiten auf sämtlichen institutseigenen Reinräumen und Labore zugreifen. Lehrverpflichtungen werden Ihnen nicht übertragen. Der Doktorgrad wird von der Universität Duisburg-Essen verliehen. Neben der Betreuung durch eine institutsinterne Fachperson findet im Rahmen eines Doktormütter/-vätergremiums ein regelmäßiger, organisierter Austausch über den wissenschaftlichen Stand Ihrer Arbeit statt. Während der Promotionszeit werden Sie durch begleitende Angebote unterstützt. So profitieren Sie u. a. von regelmäßigen Promovenden-Coachings und lernen bereits während Ihrer Promotion professionelle Methoden des Projektmanagements sicher anzuwenden und bei der Projektakquise zu unterstützen.

Bei fristgerechter Einreichung der Dissertation gibt es die Option, im Rahmen eines Anschlussvertrags die Forschungsarbeiten weiter zu vertiefen bzw. in andere Bereiche zu wechseln. Die Vollzeitstelle als Doktorand*in mit halber Vergütung bietet 50 % der Zeit für Ihre Promotion sowie 50 % für die Mitarbeit in Forschungsprojekten als wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in.

Einen der größten Reinräume in der deutschen Forschungslandschaft, in dem wir unsere Forschungsarbeiten auf einer vollständigen CMOS-Prozesstechnologie als auch speziellen Anlagen für die Mikrosystemtechnik auf industriellem Niveau durchführen. Hier finden Sie eine Vielzahl von State-of-the-Art-Halbleiterfertigungsanlagen, die den industriellen Standards entsprechen. Wir sind ein junges, motiviertes, wachsendes und interdisziplinäres Team mit unterschiedlichen Fachkompetenzen, von Wissenschaftlern über ALD-Experten bis zu Medizintechnikern und Ingenieuren. Kreative Ideen und eigene Impulse sind bei uns ausdrücklich erwünscht.

Flexible Arbeitszeiten (Gleitzeit mit integrierter Kernarbeitszeit von 9:30–15:00 Uhr, Freitag von 9:30–13:00 Uhr) und mobiles Arbeiten an bis zu zwei Tagen pro Woche für eine bessere Vereinbarkeit von Beruf und Privatleben. Betriebliche Altersvorsorge (VBL) und Zuschuss zum Deutschland-Ticket Job. Sehr gute Verkehrsanbindung mit ÖPNV/Auto sowie kostenlose Parkplätze in unserer Tiefgarage und abschließbare Fahrradstellplätze für Mitarbeitende. Unterstützungsangebote zur Vereinbarkeit von Familie und Beruf: Mit-Kind-Büro, Kindernotbetreuung und Beratungsleistungen zu Homecare-Eldercare etc. in Kooperation mit dem pme Familienservice. Corporate Benefits: Vergünstigte Angebote namhafter Hersteller und Marken.