Wenn wir im Internet surfen, kommen unsere Daten als optische Lichtsignale durch das Glasfaserkabel. Im Computer allerdings sollen sie als elektrische Signale verarbeitet werden. Man benötigt daher einen Photodetektor, der Licht in elektrische Impulse umwandelt. Je schneller und effizienter diese Umwandlung gelingt, umso größere Datenmengen können in einem gegebenen Zeitraum an den Computer übertragen werden.

Die Elektrotechnikerin Dr. Simone Schuler verwendete am Institut für Photonik der TU Wien das ultradünne Kohlenstoffmaterial Graphen, um neuartige Photodetektoren herzustellen. So entstand ein Photodetektor, der viel höhere Datenübertragungsraten ermöglicht als herkömmliche Technologien. Für die Forschungserfolge im Rahmen ihrer Dissertation erhielt Simone Schuler nun den Hannspeter Winter-Preis der TU Wien.

Licht messen mit Graphen

„Graphen ist ein Material, das gleich mehrere wichtige Vorteile miteinander verbindet“, erklärt Simone Schuler. „Es kann Licht in einem extrem breiten Bereich des Spektrums absorbieren, man kann also Lichtsignale mit ganz unterschiedlichen Wellenlängen verwenden. Außerdem ist die Sensitivität von Graphen-Photodetektoren extrem hoch, man braucht also nur eine geringe Lichtleistung, um zuverlässig ein elektrisches Signal zu bekommen.“

Simone Schuler entwickelte mehrere technische Lösungen, um die Eigenschaften von Graphen-Photodetektoren optimal zu nutzen: So kann man das Licht beispielsweise in einen ringförmigen Wellenleiter einleiten, der direkt auf der Graphen-Fläche aufliegt. Wenn das Licht dort dann viele Male im Kreis läuft, koppelt es stark an das Graphen – selbst kleine Lichtimpulse werden so in ein messbares elektrisches Signal übersetzt.

Ein großes Problem bei vielen Detektoren ist der sogenannte Dunkelstrom: Auch wenn absolut kein Licht auf den Detektor fällt, liefert er ein Rauschen. Das liegt daran, dass normalerweise eine elektrische Spannung an den Detektor angelegt werden muss. Bei den Graphen-Detektoren funktioniert es allerdings auch anders: „Man dotiert die Kohlenstoffschicht auf ganz gezielte Weise mit Fremdatomen, und zwar so, dass die elektrischen Eigenschaften auf zwei aneinanderliegenden Seiten unterschiedlich sind“, erklärt Simone Schuler. „Wenn man das richtig macht, erhält man bei Lichteinfall ein elektrisches Signal, ohne vorher eine Spannung anlegen zu müssen. So verhindern wir den Dunkelstrom, haben kein Rauschen und können Licht viel exakter detektieren.“

Simone Schuler: Von Vorarlberg über Wien nach Cambridge

Simone Schuler stammt aus Vorarlberg. 2007 begann sie an der TU Wien Elektrotechnik zu studieren. Schon in ihrer Diplomarbeit beschäftigte sie sich mit Themen aus der Photonik, in ihrer Dissertation blieb sie diesem Forschungsfeld treu. 2017 forschte sie als Visiting Researcher in Moskau, internationale Kontakte knüpft Simone Schuler auch als Präsidentin des „Vienna Student Chapter of the Optical Society of America“. 2018 schloss sie ihre Dissertation bei Prof. Thomas Müller an der TU Wien ab, danach ging sie als Postdoctoral Researcher an die Universität Cambridge. Mit ihrer Rückkehr nach Österreich wechselte Simone Schuler in die Industrie und arbeitet derzeit bei Bosch.

Hannspeter Winter-Preis für herausragende Dissertation

Jedes Jahr wird der Hannspeter Winter-Preis an eine Absolventin des Doktoratsstudiums der TU Wien vergeben. Er ist mit 10.000 Euro dotiert und wird gemeinsam von der TU Wien und der BA/CA-Stiftung finanziert. Der Forschungspreis wurde im Gedenken an TU Wien-Professor Hannspeter Winter gestiftet, der sich stets für die Förderung von Nachwuchswissenschaftlerinnen eingesetzt hat.

Kontakt

Simone Schuler
Institut für Photonik
Technische Universität Wien
simone.schuler@tuwien.ac.at

Aussender:
Dr. Florian Aigner
PR und Marketing
Technische Universität Wien
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+43 1 58801 41027
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