7. Dezember 2022
Tobias Beckerwerth, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Photonische Komponenten am Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI), ist auf der IEEE Photonics Conference 2022 mit dem IPC Best Student Paper Award ausgezeichnet worden. Der Doktorand konnte sich gegen vier weitere nominierte Forschungsarbeiten durchsetzen. Sein prämierter Artikel "High-Speed Waveguide Integrated Avalanche Photodiode on InP" fokussiert die Entwicklung von integrierten Photodioden mit erhöhter Sensitivität für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb.
Der Ausbau von 5G-Netzen und die steigenden Anforderungen an die Rechenzentrumskopplung (DCI) können nicht allein durch elektronische Mikrochip-Technologie kanalisiert werden. Die Kombination elektrischer Geräte mit integrierter Photonik bietet jedoch eine energieeffiziente Möglichkeit, die Geschwindigkeit und Kapazität von Datennetzen zu erhöhen und so den unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Branchen gerecht zu werden. In einem solchen technisch-wirtschaftlichen Kontext arbeitet Tobias Beckerwerth an konkreten Anwendungsfällen der integrierten Photonik - mit dem Hauptaugenmerk auf den Bereich der Detektoren.
Bei der Abschlussveranstaltung der IEEE Photonics Conference 2022 wurde der Promovierende aufgrund seines umfassenden Forschungsansatzes mit dem Prädikat Exzellenz ausgezeichnet. Die prestigereiche Zeremonie markierte einen Höhepunkt des jährlichen Treffens der IEEE Photonics Society, das vom 13. bis 17. November 2022 im kanadischen Vancouver stattfand. Inhaltlich legt Tobias Beckerwerth seinen Schwerpunkt auf die Entwicklung von wellenleiterintegrierten Lawinenphotodioden (APD) für photonisch-integrierte Schaltkreise (PIC) auf einem Indiumphosphid (InP) Substrat. Dank eines fortschrittlichen Designs, insbesondere hinsichtlich des Halbleiterschichtfolge, kombinieren die entwickelten Photodioden hohe Bandbreite und Sensitivität. Sie übertreffen damit die Performanz herkömmlicher Photodioden. Folglich erreicht der neue Ansatz zur Herstellung von wellenleiterintegrierten Photodioden eine hohe Leistung über einen breiten Wellenlängenbereich. Außerdem gewährleistet er die Kompatibilität zur Integration der Photodioden mit anderen photonischen Komponenten und zeigt ein vielversprechendes Leistungsspektrum für die Anwendung in DCI.
Im Detail beschreibt Tobias Beckerwerths ausgezeichnete Arbeit Lawinenphotodioden in InP-Technologie, die eine umgedrehte Struktur mit einem vollständig unverarmten Absorber und einer zusätzlichen Driftschicht auf einer Wellenleiterplattform vereinbaren. Mit diesem Designansatz konnten die Leistungsbeschränkungen hinsichtlich Verstärkung, Bandbreite und Sensitivität von APDs verschoben werden. Im Detail zeigt das Bauelement schon ohne Verstärkung eine hohe externe Empfindlichkeit von 0,61 A/W bei einer Wellenlänge von 1550 nm, während die Bandbreite bei einer Verstärkung von M=1,5 bis zu 37 GHz beträgt.