Die Gruppe Computational Materials in der Materials Research Abteilung arbeitet an der Entwicklung einer einheitlichen Modellierungsplattform für den Entwurf neuartiger Halbleiterbauelemente. Dieser zukunftsweisende Ansatz bietet eine effektive Möglichkeit zur Bewertung moderner Halbleiterbauelemente, indem modellierte Materialparameter auf deren optimiertes Design angewendet werden.
Die Plattform kombiniert fortschrittliche Modelle mit modernsten Materialien, um Multiparameter-Simulationen durchzuführen und integrierte multiphysikalische Simulationswerkzeuge zu entwickeln, mit denen sich Dehnung, Bandstruktur, strahlende Rekombination und Wärmeverteilung in Halbleiterstrukturen bewerten lassen.
Die Gruppe hält sich an die FAIR-Datenprinzipien und arbeitet an vollständig quelloffenen Plattformen.
Alle Aktivitäten unterstützen die strategische Entwicklung von Photonik-, Quanten- und energieeffizienten Technologien des IHP und fungieren als zentrale Brücke zwischen experimenteller Forschung und prädiktiven Simulationen. Darüber hinaus unterhält die Gruppe langjährige nationale und internationale Kooperationen, und ihre Arbeit hat klare Auswirkungen auf Ökologie, Wirtschaft und Technik.
Forschungsschwerpunkte
- Strain-engineered Group IV-Materialien: - FEM-basierte mechanische Simulationen von Ge-, GeSn- und SiGeSn-Mikrostrukturen für photonische und Quantenanwendungen.
- Simulation photonischer Bauelemente: Analyse von Raman-, Photolumineszenz- und Bandstrukturen unter thermischen und mechanischen Belastungen.
- Quantenkompatible Architekturen: Modellierung von gate-induzierten Verformungen und Energieniveaus in Quantentöpfen unter Verwendung von Schrödinger-Poisson- und DFT-basierten Werkzeugen.
- Multiphysikalische Integration: Gleichzeitige Simulation elektrischer, elektromagnetischer und thermischer Effekte in optoelektronischen Bauelementen.
Werkzeuge & Infrastruktur
- Kopplungsmodellierungsrahmen auf Basis kommerzieller und selbst entwickelter Software
- Selbst entwickelte Werkzeuge für räumlich aufgelöste Rekombination und Transport
- Enge Integration mit experimentellen Daten (XRD, Raman, PL)
- Schnittstellen zu Schaltungs- und Gerätedesignaktivitäten am IHP
