#Forschungsspecial: Gregor Hofmann erforscht den Ladungsträgertransport
Mit #Forschungsspecial bieten wir Doktorandinnen und Doktoranden unseres Departments die Möglichkeit, ihre Forschungsthemen einer breiten Öffentlichkeit vorzustellen. Zum Auftakt des Jahres 2023 haben wir Gregor Hofmann vom Lehrstuhl für Optoelektronik (OTE) interviewt.
Kurzinfo:
Name: Gregor Hofmann
Lehrstuhl: Lehrstuhl für Optoelektronik (OTE)
Forschungsgebiet: Ladungsträgertransport in Halbleiterbauelementen
Lieber Herr Hofmann könnten Sie uns ein bisschen über sich erzählen? Wer oder was hat Ihre Begeisterung für die Forschung genau geweckt?
Meine akademische Ausrichtung hat nachhaltig mein damaliger Physiklehrer an einem Beruflichen Gymnasium in Hessen geprägt. Im Physikunterricht haben wir fast ausschließlich eigenständige Experimente durchgeführt: Sachverhalte analysieren und beschreiben, je-mehr-desto-Beziehungen aufstellen und Experimente durchführen, um diese Beziehungen zu verifizieren oder zu verwerfen. Daraufhin haben wir versucht Gesetzmäßigkeiten zu entwickeln. Davon war ich so fasziniert, dass ich einfach Physik studieren musste, was ich nach dem Abitur im Jahr 2010 mit dem Beginn meines Physikstudiums an der TU Darmstadt umgesetzt habe.
Im Studium habe ich mich breitgefächert aufgestellt und zum Beispiel auch die Grundlagenveranstaltungen für Elektrotechnik – mäßig erfolgreich – bestanden. Vertieft und abgeschlossen habe ich mein Studium in der experimentellen Atom-, Quanten- und Laserphysik im Jahr 2016. Jedoch hat die Art und Weise, wie die praktische Umsetzung der Forschung an der Hochschule gelebt wurde, mich dazu bewogen, der Hochschule den Rücken zu kehren.
So suchte ich Arbeit in der Industrie und Wirtschaft, was ich als Quereinsteiger als Entwickler bei einem (kleinen) fränkischen, ganzheitlichen Entwicklungsdienstleister in der Medizintechnik fand. Diese Arbeit beendete ich im Jahr 2020 mit tollen Erfahrungen in verschiedensten Fachgebieten: Ophthalmologie, Zahnheilkunde, Veterinärmedizin, Physiotherapiegeräteentwicklung und Inhalatortherapie. Vor allem die Arbeit in der Ophthalmologie motivierte mich wieder sehr, eigenständige Forschungsarbeiten in der Optoelektronik umzusetzen, was mir aber weder nach meinem Studium gelang, noch in der Corona-Zeit.
Letztendlich stieß ich Mitte 2021 auf eine ausgeschriebene Stelle als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der FAU von Herrn Prof. Witzigmann. Ich habe mich auf Anhieb mit Herr Witzigmann verstanden und die Perspektiven, die er mir bot, waren aussichtsreicher, als diejenigen, die ich nach meinem Studium in der Forschung sah, sodass ich hier den Dienst angetreten habe.
Dann sind Sie also aus der freien Wirtschaft zurück in die Wissenschaft. Was aber genau ist denn ihr Themengebiet und was fasziniert Sie so daran?
Unser Lehrstuhl simuliert unter Anderem die elektrooptischen Eigenschaften aus dem Verbund von Aluminiumnitrid und Galliumnitrid. Mit diesem Materialverbund können UV-LEDs verschiedener UV-Wellenlängen realisiert werden. Vorarbeiten haben gezeigt, dass der Ladungsträgertransport in den Halbleiterbauelementen aus diesem Verbundstoff ein Flaschenhals bei der Lichterzeugung ist. Den Ladungsträgertransport versuche ich genauer zu verstehen, um ihn zu optimieren.
Was genau ist das Besondere an UV-LEDs?
Viele wissen, dass der UV-Anteil der Sonne sehr gefährlich ist und zum Beispiel Sonnenbrand erzeugen kann. Der gefährlichste UV-Anteil der Sonne erreicht uns aber zum Glück nicht, da er in der Atmosphäre absorbiert wird. Diese gefährliche Strahlung sorgt nicht für Sonnenbrand, sondern diese UV-Strahlung verändert DNA, sterilisiert und ionisiert Gase.
Nutzen möchte man diese Eigenschaften der Strahlung zum Desinfizieren von Oberflächen, zum Bekämpfen von Bakterien, zum Wasseraufbereiten oder zum Analysieren von Spurelementen in der Luft. In China habe ich bereits vor Jahren – vor Corona – gesehen, wie auf diesem Weg Essstäbchen für Kunden gereinigt werden.
Bisherige (ineffiziente) UV-Leuchten möchte man mit einer neuen Halbleitertechnologie ersetzen. Man hofft, mit UV-LEDs höhere Wirkungsgrade zu erzielen und kompaktere Geräte zu konstruieren. Halbleiterbauelementen auf Basis von Aluminiumgalliumnitrid sind potentielle Kandidaten für UV-LEDs und der Grund, weshalb wir damit arbeiten.
Was für ein spannendes Forschungsfeld! Wie kann man sich denn Ihren Arbeitsalltag so vorstellen?
Das besteht hauptsächlich aus Simulation, weshalb wir uns selbst „Simulanten“ nennen. Simulationen bieten sehr interessante Einblicke in die Funktionsweise unserer Bauelemente, die Experimentatoren nicht haben: Ich kann die mikroskopischen Prozesse, die zu den messbaren Größen führen, besonders analysieren und sehr schnell den Einfluss von Parametern untersuchen. So benötigen unsere Kollegen aus der Festkörperphysik der AG Kneissl an der TU Berlin mindestens Wochen um eine neue LED herzustellen und zu prozessieren, um mit dem Start der Messungen zu beginnen. Meine Simulationen benötigt nur jeweils etwa 10 Minuten.
Die UV-LED-Strukturen werden sehr komplex und häufen teilweise hunderte Schichten an, wie in dem Modell zu erkennen ist. Darüber hinaus besteht das Tagesgeschäft aus Programmierarbeiten um die Modelle unserer Simulationswerkzeuge zu verbessern und fachlichen Diskussionen mit Kollegen am Lehrstuhl. Bei wissenschaftlichen Errungenschaften stehen die Entwicklung und Publikation von Fachbeiträgen an. Abwechslung bieten Dienstreisen zu Konferenzen oder zu den Kollegen der TU Berlin, sowie Lehrstuhlausflüge.
Beim (nicht-fachlichen) Austausch am Mittagstisch des Lehrstuhls kommt man zudem immer wieder auf interessante Ideen oder man plant mit den Kollegen seine Freizeitgestaltung. Solche Freiheiten gibt es in der Industrie – wie ich sie erfahren habe – nicht mehr. Daneben steht die genannte Lehrarbeit. Dieser Beitrag ist manchmal größer als gedacht, aber auch ein Grund, warum ich die Stelle angetreten habe.
Mir macht Lehre sehr viel Spaß und ich finde, damit erfüllt man als Akademiker auch eine gesellschaftliche Verpflichtung. Wir sind nämlich auch „Hüter“ von Wissen. Nur wenn wir unser Wissen weitergeben, bleibt es erhalten und die Gesellschaft kann davon einen Nutzen haben.
Gregor Hofmann
Zur Zeit bin ich verantwortlich für den Übungsbetrieb der Veranstaltung Grundlagen der Elektrotechnik I (GET I). Ich hoffe meine lieben Studierenden in GET I wissen meine Pflicht und meinen Anspruch zu schätzen! (lacht)
Da bin ich mir sicher. Ganz herzlichen Dank für das Interview!