Ferroelektrische Materialien reduzierter Dimensionalität für die Photonik

• Antragsteller: Professor Dr. Karsten Buse; Professor Dr. Detlef Kip; Professor Dr. Wolfgang Sohler
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 173137387

Ferroelektrische Kristalle, insb. Lithiumniobat (LiNbO3) und auch Lithiumtantalat (LiTaO3), sind bereits heute von großer Bedeutung für Anwendungen in der Photonik. Als elektrooptische Modulatoren prägen sie z. B. Information auf Lichtwellen, die dann in optischen Netzen das Internet versorgen, und als Frequenzkonverter ermöglichen sie kompakte und effiziente Laser, die grünes Licht emittieren. Im Rahmen des Projekts sollen zwei-, ein- und null-dimensionale Kristalle hergestellt und untersucht werden (Schichten, Streifen, Nanokristalle). Die Einschränkung der Dimensionalität verspricht neue Materialeigenschaften, wie z. B. eine bessere ferroelektrische Polbarkeit. Die fundamentalen Gesetzmäßigkeiten sollen verstanden werden, insb. die oberflächennahen Bereiche der Kristalle sind spannend: So ist es z. B. offen, wie sich die Struktur der Kristalle dort verändert und welche Rolle Defekte und Raumladungen auf den kleinen Skalen spielen. Zahlreiche experimentelle spektroskopische und mikroskopische Methoden sollen – in Verzahnung mit theoretischen Betrachtungen – zum Einsatz kommen, um diese Fragen zu beantworten. Die Ergebnisse sollen eingesetzt werden, um durch diese Materialplattform noch mehr Anwendungen zu erschließen, z. B. die ultraschnelle elektrooptische Modulation und die Generation von Terahertz-Wellen. Das komplementäre transatlantische Team (Dierolf, Lehigh University, Spektroskopie; Kip, Hamburg, Integrierte Optik; Buse, Bonn, Photosensitivität und Kristall-Defekte; Sohler, Paderborn, Nichtlineare Optik) ist ideal geeignet, um dieses herausfordernde Projekt erfolgreich zu bearbeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Beteiligte Person: Professor Dr. Volkmar Dierolf