SP4 - Photonik

Mit nanostrukturierten Materialien kann die Licht-Materie Interaktion stark beeinflusst werden, mit breiten Anwendungsmöglichkeiten in der Optoelektronik. Halbleiter-Nanostrukturen ermöglichen eine Begrenz-ung der Freiheitsgrade von Elektronen, was zur einer Lokalisation und letztendlich zu einer Verstärkung von Lichtemission und -absorption führt. In der Vergangenheit ermöglichte das den Betrieb von Lasern bei Raumtemperatur. Heutzutage finden sich kompakte, äußerst energiesparsame Halbleiterlaser in  Computer-mäusen als Positionssensoren. Mit optischen Nanostrukturen hingegen kann die Lichtausbreitung nahezu vollständig beeinflusst werden. Dazu werden sowohl Halbleiter, dielektrische Materialien als auch Metalle eingesetzt. Metallische Nanostrukturen eröffnen insbe-sondere auch den Subwellenlängenbereich und erhöhen drastisch die Nahfeldstärke. Die Kombination von elektronischen und optischen Nanostrukturen mit der Ausnutzung der Quanteneletronik und quanten-elektrodynamischer Effekte birgt das Potenzial von aktiven und passiven photonischen Bauteilen, die schließlich einzelne Elektronen und einzelne Photonen kontrollieren können. Das ermöglicht eine Detailkonstruktion und führt zu hocheffizienten low-cost Solarzellen (Photovoltaik der 3ten Generation), Datenkommunikations und -prozessierungssystemen mit extrem niedrigen Energieverbrauch pro Bit, energieeffizienten LED‘s für die Beleuchtung und hocheffektiver biochemischer Sensorik.