Doktorand*in Skalierbare Modulator-Technologie für Integrierte Photonik

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. Unsere Forschungsgruppe Photonic Integrated Circuits (PIC) entwickelt neue photonische Plattformen und kooperiert dabei eng mit der Universität Duisburg-Essen (EBS, Integrierte Photonik). Wir kombinieren bestehende Technologien mit neugeschaffenen (Meta-)Materialien und integrieren unsere photonischen Schaltungen nahtlos mit Elektronik. In diesem Umfeld entwickeln wir neue Materialien, die optoelektronische Eigenschaften vorweisen. Unsere Use-Cases beinhalten die Entwicklung interferometrischer Systeme und neuromorphe Photonik, um in Zukunft Rechenzentren für KI mit umweltfreundlichen, niedrigen Energieverbräuchen zu ermöglichen.

Ziel der Promotionsarbeit ist die Erforschung und gezielte Erprobung neuartiger Materialien für die Entwicklung aktiver photonischer Modulatoren, die in skalierbaren Quantensystemen Anwendung finden. Ein zentraler Aspekt ist die Integration und umfassende Charakterisierung dieser Materialien, insbesondere im Hinblick auf ihre Eignung für piezo- oder elektrooptische Modulatoren. Ihre Arbeit trägt maßgeblich dazu bei, neue Technologiemodule zu ermöglichen, die schneller, verlustärmer und leistungsfähiger sind. Effiziente photonische Systeme erfordern innovative Modulatorsysteme, deren Realisierung und Funktionsnachweis erstmals im Rahmen Ihrer dreijährigen Promotion erfolgen soll. Die Arbeit ist fest in ein zentrales Forschungsthema der Gruppe eingebettet.

Aufgaben:

• Zunächst befassen Sie sich umfassend mit dem Stand der Wissenschaft und erarbeiten die theoretischen Grundlagen.
• Im Rahmen Ihrer Recherche fokussieren Sie sich auf neue Materialien für integrierte photonische Modulatoren und Schaltungen auf Basis von Post-CMOS-Photonik-Technologie-Plattformen, die auf Siliziumnitrid und Aluminiumnitridwellenleitern basieren.
• Darauf aufbauend simulieren Sie beispielsweise mittels Lumerical photonische Komponenten und entwickeln neuartige aktive Bauteile, insbesondere Modulatoren, durch den gezielten Einsatz und die Integration neuer (Meta-) Materialien zur Maximierung der Nichtlinearität und Modulationseffizienz.
• Nach der Konzeptphase entwickeln Sie neue Module zur Prozessierung um (neue) Meta-Materialien in unserem hauseigenen Reinraum zu integrieren und kombinieren diese mit bestehender Fabrikationstechnologie.
• In enger Zusammenarbeit mit unserem Prozessengineering-Team planen und überwachen Sie die Fertigung Ihrer Modulatorsysteme auf Waferscale-Ebene und charakterisieren anschließend die entstandenen Bauteile mithilfe modernster Messtechnik (Hochleistungslaser, Ultrakurzpulssysteme, Waferscale-Charakterisierung von Silicon Photonics).
• 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.

Profil:

• Mindestqualifikation: Abgeschlossenes wissenschaftliches Studium (Master/Uni-Diplom) in Elektrotechnik, Physik, Nanoengineering oder vergleichbar mit sehr guten Noten.
• Praktische Erfahrungen im Bereich Optoelektronik oder Photonic Integrated Circuits (PIC), etwa die elektro-optische Charakterisierung von PICs mit verschiedenen Modulatoren.
• Erste praktische Erfahrungen im Bereich Nano- und/oder Mikrotechnologie vorzugsweise in der Herstellung optoelektronischer Bauelemente.
• Strukturierte Arbeitsweise, um sich in neue wissenschaftliche Themen einzuarbeiten sowie Spaß an kollaborativer Arbeit in einem interdisziplinären Team, das von frischen Ideen lebt.
• Sehr gute Deutsch- und Englischkenntnisse für die Zusammenarbeit in einem internationalen Umfeld.

Wünschenswerte Qualifikationen:

• Erste praktische Erfahrungen bei der Simulation (vorzugsweise mit Lumerical) von photonischen Bauteilen.
• Erfahrung mit Aufbereitung und Präsentation wissenschaftlicher Ergebnisse in wissenschaftlichen Fachzeitschriften.
• Erste Erfahrung mit Arbeiten im Labor, beispielsweise eine optische Charakterisierung.

Wir bieten:

• Promovieren Sie innerhalb von 3 Jahren in einem anwendungsorientierten Thema.
• Sie können für Ihre praktischen Arbeiten auf sämtliche institutseigene Reinräume 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 ein regelmäßiger organisierter Austausch über den wissenschaftlichen Stand Ihrer Arbeit im Rahmen eines Doktormütter/-vätergremiums 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.
• 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.
• Sehr gute Verkehrsanbindung mit ÖPNV/Auto sowie kostenlose Parkplätze und 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.