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Physikalisches Institut

Lehrstuhl Experimentalphysik III - Ultraschnelle Nanooptik

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Offene Stellen

Wir suchen permanent nach talentierten Mitarbeitern für unsere Gruppe. Wir bieten ein topaktuelles Forschungsprogramm zur Kurzzeitspektroskopie einzelner Nanosysteme sowie ein umfassendes Training in verschiedenen spektroskopischen Methoden. Momentan sind wir besonders daran interessiert, passende Kandidaten für die folgenden Projekte zu finden. Weitere Informationen bei Markus Lippitz.

BACHELOR- UND MASTER-ARBEITEN

Die meisten dieser Themen eignen sich sowohl als Bachelor- als auch als Master-Arbeit.

Programmieren eines Lock-In Verstärkers in einem FPGA

Für ein Experiment benötigen wir einen Mehrkanal-Photonenzähler, der ähnlich einem Lock-In Verstärker je nach Phasenlage eines Referenzsignals hoch oder runter zählt. So etwas gibt es nicht zu kaufen und wir wollen es daher mit einem FPGA (field-programmable gate array) sehr hardwarenah selbst programmieren. Eine erste Version läuft bereits. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Gerät weiter zu entwickeln, zu charakterisieren und durch Vergleich mit der idealen Lösung zu optimieren. Als Programmiersprache benutzen wir dabei Labview, was die FPGA-Programmierung sehr einfach macht.

Aufbau eines Mikromanipulators zum Stapeln von Gold-Flocken

Unsere plasmonischen Nanostrukturen stellen wir oft durch Ionenstrahl-Ätzen aus kristallinen Gold-Flocken her, die dünn (100 nm) aber relativ groß (30 um) sind. Für viele Experimente wäre es hilfreich, diese Flocken vor oder nach dem Bearbeiten gezielt platzieren zu können, entweder neben oder auf einer interessanten anderen Struktur, oder um Schichtstrukturen verschiedener Materialen herstellen zu können. Dazu benötigen wir einen Mikromanipulator, mit dem man in einem optischen Mikroskop die Flocken durch eine Art Klebeband aufnehmen und an andere Stelle absetzen kann. Das Ziel dieser Arbeit ist es, solch einen Manipulator nach Literatur- Vorlagen aufzubauen und einzusetzen.

Graustufen-Lithographie mit Photolack

Die Kopplung eines plasmonischen Wellenleiters an einen Halbleiter-Quantenpunkt hängt stark vom Abstand zwischen beiden ab. Gleichzeitig dämpft das umgebende Halbleitermaterial aber auch die Ausbreitung im Wellenleiter. Wir wollen daher den Abstand räumlich variieren: nah beim Quantenpunkt, weiter entfernt an anderen Stellen. Zu diesem Zweck soll ein Gauß-förmiges Höhenprofil in einen Photolack geschrieben, also belichtet werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, diesen Prozess zu entwickeln und an einfachen Wellenleitern anzuwenden.

High-speed Interface für eine Zeilenkamera

Für spektroskopische Experimente benutzen wir eine Zeilenkamera, die zwar nur eine einzige Pixel-Zeile besitzt, diese aber sehr schnell auslesen kann, mit bis zu 130 kHz. Die dabei entstehende Datenrate ist aber zu hoch, als dass sie ein normaler Computer handhaben könnte. Die Idee ist nun, ein kleines und schnelles Programm zu schreiben, das die Daten des frame grabbers zusammenfasst. Am Ende reichen für unsere Experimente quasi Summen über einzelne Zeilen aus. Nur muss dies sehr schnell geschehen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, solch ein Programm in python zu schreiben und die Daten dann an das eigentliche Messprogramm in Labview weiterzureichen.

PROMOTION

Quantenoptische Schaltkreise auf Basis plasmonischer Wellenleiter

Halbleiter-Quantenpunkte dienen als gut kontrollierbare Einzelphotonenquellen. Um aus ihnen beispielsweise einen photonischen Quantencomputer zu bauen ist es notwendig, viele Einzelphotonenquellen mit einem Netzwerk von Wellenleitern zu kombinieren. Plasmonische Wellenleiter versprechen eine effiziente Kopplung und wirklich nanoskaligen Flächenbedarf. Der erste Schritt der Kopplung an den Wellenleiter ist uns gut gelungen (NanoLetters 2017), jetzt möchten wir plasmonische Schaltkreise entwickeln und herstellen. Plasmonik und Spektroskopie erfolgt bei uns, die Herstellung und Strukturieren der Halbleiter zusammen mit Kooperationspartnern.

Nichtlineare Nahfeldmikroskopie

Plasmonische Nanostrukturen verstärken lokal das elektrische Feld, sind aber auch selbst hochgradig optisch nichtlinear, so dass Prozesse wie die Erzeugung der zweiten (SHG) oder dritten Harmonischen (THG) sehr effizient geschehen. Das Zusammenwirken von fundamentaler Feldverteilung, plasmonischer Resonanz, nichtlineare Polarisation und schließlich nichtlineare Emission ist aber durchaus komplex. In besonderen Fällen lässt sich dies auch trotz der limitieren Auflösung eines Fernfeld-Mikroskops beobachten (Nat.Comm 2016). Wir sind aber im Rahmen eines DFG-Projekts auf der Suche nach Strukturen, die gut kontrollierbare plasmonische Nahfelder ermöglicht, um so beispielsweise Moleküle räumlich gezielt auf der Nanometerskala anzuregen. Daher möchten wir nichtlineare plasmonische Nahfelder in einem Nahfeldmikroskop abbilden, das im Wesentlichen aus einer streuenden AFM-Spitze als Sonde besteht. In einem iterativen Prozess aus Simulation, Herstellung und Vermessung soll eine Lichtquelle entwickelt werden, die unterhalb der Beugungsgrenze arbeitet.


Verantwortlich für die Redaktion: Univ.Prof.Dr. Markus Lippitz

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