Ausgezeichneter Miniaturdetektor

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben einen neuartigen plasmonischen Photo­detektor demonstriert, der hundertmal kleiner und wesentlich schneller als bisherige Detektoren ist. Dafür zeichnete die Gips-Schüle-Stiftung in diesem Jahr die Wissenschaftler Sascha Mühlbrandt, Christian Koos und Manfred Kohl vom KIT mit dem mit 50.000 Euro dotierten Gips-Schüle-Forschungs­preis aus. Die winzigen Bauteile lassen sich in großen Stückzahlen gemeinsam mit weiteren optischen und elektronischen Komponenten auf groß­flächigen Silizium-Wafern integrieren und erlauben es, die Leistungs­fähigkeit zukünftiger Kommunikations­systeme erheblich zu steigern.

„Leistungsfähige Datennetze sind das Rückgrat der digitalen Gesellschaft und Grundlage für Megatrends wie autonomes Fahren und Industrie 4.0“, sagt der Präsident des KIT, Holger Hanselka. „Unser Ziel ist es daher, aufbauend auf einer langen Forschungs­tradition in diesem Feld, intelligente Technologien für die Informations­gesellschaft zu entwickeln. Denn die globalen Herausforderungen in verschiedensten Bereichen lassen sich nur durch rasante Fortschritte in der Informations­technologie begegnen“, so Hanselka. „Über die Auszeichnung mit dem Gips-Schüle-Forschungs­preis für das Forscherteam aus dem KIT freuen wir uns sehr.“

Die Lichtsignale, welche die Daten in Glasfaserkabeln transportieren, müssen in elektrische Signale umgewandelt werden, damit ein Computer sie verstehen kann. „Mit diesem Bauteil überwinden wir den Flaschen­hals der opto­elektronischen Daten­übertragung und können den Inhalt einer kompletten DVD in weniger als einer Sekunde übertragen“, erläutert der Physiker Sascha Mühlbrandt vom KIT, der die Arbeiten am Institut für Mikro­struktur­technik (IMT) und am Institut für Photonik und Quanten­elektronik (IPQ) durchgeführt hat.

Entscheidend für den Erfolg der Arbeiten war die inter­disziplinäre Zusammenarbeit mehrerer Forschungs­gruppen der Nano­technologie, der Material­wissenschaften und der Nano­photonik. „Die hohe Leistungs­fähigkeit des Detektors resultiert aus einem neuartigen Bauteil­konzept, bei dem Lichtwellen in wesentlich kleinere Elektronen-Licht-Anregungen, sogenannte plasmonische Wellen, gewandelt werden“, erklärt Manfred Kohl vom IMT. Zur Umsetzung des Konzepts wurde ein spezieller Metall-Halbleiter-Metall-Übergang mit pilz­artigem Profil entwickelt, dessen Herstellung eine technologische Heraus­forderung war.

Ein besonderer Vorteil des neuen Detektor­konzepts ist, dass die Bauteile gemeinsam mit weiteren optischen oder elektronischen Komponenten auf großflächigen und kosten­günstigen Silizium-Wafern integriert werden können. „Die Geschwindigkeit der Bauteile lässt sich in Zukunft noch weiter steigern“, ist sich Christian Koos vom IPQ sicher, „wir glauben, dass wir plasmonische Bauteile auch in der drahtlosen Hoch­geschwindigkeits­kommunikation einsetzen können, um dort eine nahtlose Anbindung von Funk­antennen an Glas­faser­netze zu ermöglichen“.

Die Gips-Schüle-Stiftung verlieh den Preis unter der Jury um Jury­sprecher und Aufsichtsrats­mitglied der Gips-Schüle-Stiftung Peter Frankenberg am 28. November 2017 in Stuttgart.

KIT / DE