Nachwuchsforscher Hugo-Geiger-Preise 2015 an drei Doktoranden verliehen

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Die Fraunhofer-Gesellschaft hat drei Nachwuchsforscher mit dem Hugo-Geiger-Preis geehrt. Gewürdigt werden Doktorarbeiten zu energieeffizienten Halbleitern, leistungsfähigeren Diodenlasern und neue Substanzen für schärfere Displays.

Im Rahmen der 15. Münchner Wissenschaftstage „Städte der Zukunft“ wurden die Hugo-Geiger-Preise verliehen. Ausgelobt vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie werden drei Promotionsarbeiten gewürdigt.

Den mit 5000 Euro dotierten 1. Preis gewann Johannes Müller für seine Doktorarbeit „Ferroelektrizität in Hafniumdioxid und deren Anwendung in nichtflüchtigen Halbleiterspeichern“. Mit der rasanten Verbreitung hochkomplexer mobiler Geräte steigt auch der Bedarf an leistungsfähigen und zugleich energieeffizienten Halbleiterspeichern. Mit herkömmlichen Material- und Technologiekonzepten erscheint ein entsprechender Fortschritt aber nicht mehr erreichbar.

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Energieeffiziente Halbleiterspeicher

Dr.-Ing. Johannes Müller vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS gelang es im Rahmen seiner Promotionsarbeit, einen entscheidenden Beitrag zur Erforschung und zum Verständnis der ferroelektrischen Eigenschaften in siliziumdotiertem Hafniumdioxid sowie deren Halbleiterspeicheranwendung zu leisten. Darüber hinausgehend konnte durch eine Verallgemeinerung des Phänomens eine vollständig neue Materialklasse Hafniumdioxid-basierter Ferroelektrika demonstriert und international etabliert werden. Hochgradig energieeffiziente, extrem miniaturisierbare und CMOS-kompatible Speichertechnologien, die mit den bisher bekannten Ferroelektrika nicht realisierbar waren, rücken damit ebenso in greifbare Nähe wie in den Chip implementierte piezoelektrische Aktoren, Energieharvester und Sensoren.

Diodenlaser mit höherer Strahldichte

Den zweiten Platz und mit 3000 Euro dotierten Preis gewann Stefan Hengesbach für seien Arbeit „Spektrale Stabilisierung und inkohärente Überlagerung von Diodenlaserstrahlung mit Volumenbeugungsgittern“.

Diodenlaser sind kostengünstige, industrietaugliche Strahlquellen und weisen von allen Laserstrahlquellen den größten Wirkungsgrad auf. Leistung, Strahldichte und Brillanz sind im Vergleich zu klassischen Festkörperlasern allerdings deutlich kleiner. Dies schränkte das Einsatzgebiet bisher stark ein.

Im Rahmen seiner Promotionsarbeit entwickelte Dr.-Ing. Stefan Hengesbach vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT ein Verfahren, mit dem Leistung und Strahldichte von Diodenlaserstrahlquellen signifikant vergrößert werden. Die neuen Erkenntnisse aus seiner wissenschaftlichen Arbeit gründen auf der Verbesserung der Frequenzstabilisierung und der Entwicklung eines Hochleistungs-Multiplexingverfahrens.

Der wirtschaftliche Nutzen geht über das Einsparpotenzial von elektrischer Energie weit hinaus: Der demonstrierte Strahlquellentyp eröffnet in der Industrie den Weg zu einer flexiblen Produktion ohne Wartungs- und Rüstzeiten. Wegen des großen Wirkungsgrades, der kompakten Bauform und der Vielfalt an verfügbaren Wellenlängen werden diese Strahlquellen zahlreiche neue Anwendungsbereiche erschließen.

Brillante Displays dank Quantenpunkte

Und der mit 2000 Euro dotierte dritte Platz ging an Christian Ippen für seine Arbeit „Indium Phosphide and Zinc Selenide Quantum Dots for Light-Emitting Devices: Relationships between Surface Structure and Device Performance.“

Quantenpunkte (Quantum Dots) sind auf Halbleitern basierende Nanopartikel mit speziellen Eigenschaften. So weisen sie schmalbandige Emissionsspektren auf, und ihre Emissionsfarbe lässt sich mit der Partikelgröße einstellen. Sie werden unter anderem in Displays eingesetzt, um deren Brillanz und Effizienz zu verbessern. Die bisher verwendeten Cadmiumverbindungen sind aber gesundheitlich und umwelttechnisch problematisch.

Im Rahmen seiner Promotionsarbeit synthetisierte Dr. rer. nat. Christian Ippen am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP cadmiumfreie, auf Indiumphosphid und Zinkselenid basierende Quantenpunkte und untersuchte zugleich deren Verwendbarkeit in organischen Leuchtdioden (OLEDs). Dabei zeigten die neuen Substanzen erstklassige Eigenschaften: Mit ihnen ließ sich der gesamte Spektralbereich des sichtbaren Lichts mit hervorragender Farbsättigung abdecken. Die Wirtschaftsrelevanz der Untersuchungen wird deutlich durch die seit zwei Jahren laufende Kommerzialisierung von Quantenpunktmaterialien für Displays und vielfältige weitere Anwendungsfelder.

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