Silizium-Photonik Oder: Der Aufbruch ins „Jahrhundert des Photons“

Von Dr. Bernardette Kunert



 
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Name: Dr. Bernardette Kunert
Geburtsdatum: 06.10.1974
Geburtsort: Friesoythe (Niedersachsen)

Abschlüsse

Physikdiplom (2001) und Promotion in Experimentalphysik (2005)

Auszeichnungen

Diplom und Promotion mit Auszeichnung,
Wissenschaftspreis der IHK Kassel für die Dissertation 2005

Aktuelle Tätigkeit

Projektmanagerin bei der Firma NAsPIII/V GmbH (Marburg) im Bereich der Halbleitertechnologie

Was mich antreibt, ist Kaffee.
In meiner persönlichen Utopie können wir uns auch in Zukunft mit einem „guten“ Buch oder einem Glas Rotwein vor dem Kaminfeuer entspannen!
Mein größter Alltagswiderstand ist Schlafmangel.
Als ich klein war, wollte ich andere Welten entdecken oder in den Zirkus gehen.
Ich würde gerne ins All fliegen um das Gefühl der Schwerelosigkeit zu erleben.
Meine Lebensweisheit: Je schlechter die Straßen, desto schöner die Gegend!

Silizium-Photonik Oder: Der Aufbruch ins „Jahrhundert des Photons“

Winzige Teilchen haben die Entwicklung des letzten Jahrhunderts maßgeblich beeinflusst. Ohne den anderen Errungenschaften dieser Zeit ihre Bedeutung abzusprechen, ist es gerechtfertigt, das 20. Jahrhundert als das „Jahrhundert des Elektrons“ zu bezeichnen. Der Einsatz von Strom als Energiequelle sowie die beginnende Datenverarbeitung und Kommunikation mittels elektrischer Impulse haben die Gesellschaft in fast allen Lebensbereichen in einem rasanten Tempo verändert. Im Zusammenhang mit der Informationstechnologie und der Entwicklung des „Personal Computers“ ist insbesondere die Erfindung des Silizium-basierten integrierten Transistors im Jahre 1958 hervorzuheben: Hiermit setzte erstmals ein global-industrieller Wettlauf in der Miniaturisierung der Computerprozessoren ein, mit dem Ziel, eine immer größere Zahl von Transistoren auf einem immer kleiner werdenden Prozessorchip zu integrieren. Für uns Computeranwender bedeutet dies, dass mit jeder neuen Rechnergeneration die Leistungsfähigkeit signifikant zunimmt. Bereits 1965 prognostizierte Gordon Moore, Mitbegründer des weltweit größten Halbleiterherstellers Intel, dass sich die Dichte der Transistoren auf einem Mikrochip alle zwei Jahre verdoppeln wird. Dieses so genannte „Mooresche Gesetz“ hat sich bis heute bestätigt und unterstreicht die enorme Entwicklungsgeschwindigkeit. Die Herstellung von immer kleineren und damit immer leistungsfähigeren Chips nähert sich jedoch grundlegenden physikalischen Grenzen, insbesondere weil viele Chipbauteile nur wenige Atomlagen dick sind. Mit dem Ende der Skalierbarkeit wird auch das Mooresche Gesetz an Gültigkeit verlieren. Damit wir auch in Zukunft die intensive Weiterentwicklung der Prozessoren gewährleisten können, sind neue Konzepte gefragt, wie beispielsweise die Silizium-Photonik.

Zurzeit erfolgt die Datenverarbeitung in den Silizium-Mikroprozessoren ausschließlich durch elektrische Signale. Zukünftig könnten die Elektronen durch Lichtteilchen ersetzt werden, die Photonen. Eine optische Datenverarbeitung mittels Photonen ermöglicht bedeutend höhere Signalgeschwindigkeiten und Übertragungsraten. Zugleich würde die Wärmeentwicklung aufgrund des Elektronenwiderstandes im Mikroprozessor entfallen, die mit zunehmender Transistordichte mittlerweile beträchtliche Ausmaße annimmt. Die Silizium-Photonik möchte somit die hoch entwickelte, miniaturisierte Siliziumtechnologie mit den Vorteilen der Photonik vereinigen. Die Architektur der Mikroprozessoren würde sich in der Folge komplett ändern und neue Funktionsweisen zur Verfügung stellen. Die Realisierung einer Silizium-Photonik auf Mikrochip-Ebene wäre vergleichbar mit der Entwicklung des integrierten Transistors im letzten Jahrhundert und würde garantieren, dass die hohe Entwicklungsgeschwindigkeit der Datenverarbeitung in diesem Jahrhundert aufrechterhalten werden kann. Mit Silizium-Photonik als Schlüsseltechnologie könnte somit das 21. Jahrhundert zum „Jahrhundert des Photons“ werden.

Den vollständigen Text findest Du im Buch "Deutschlands wahre Superstars", das hier bestellt werden kann.