Strukturen für wissenschaftliche Höchstleistungen – das Fraunhofer IAF fördert seine Führungskräfte

Überzeugende Technologien, moderne Materialien, erfolgsversprechende Anwendungsfelder – dieses Terrain hat sich das Fraunhofer IAF mit exzellenter Forschung und anerkannter Expertise erschlossen. Mit einem Anstieg von 70 auf 173 Projekten pro Jahr stellte sich das Fraunhofer IAF in den vergangenen zehn Jahren immer wieder neuen Herausforderungen, um Innovationen nutzbringend für Gesellschaft und Wirtschaft zu entwickeln. Mit einer erweiterten Organisationsstruktur und neuen Zuständigkeitsbereichen wollen wir dem stetig wachsenden wissenschaftlichen und finanziellen Wert des Instituts gerecht werden. Das Ziel dabei ist, unsere Forschung- und Entwicklungsleistungen auf die Bedürfnisse der Zukunft abzustimmen und diese mit Weitblick zu steuern. Wohin der Weg führen soll, schildern die neuen Leiter der fünf IAF-Geschäftsfelder im Interview.

Durch das Neben- und Miteinander von Abteilungen und Geschäftsfeldern eröffnet die erweiterte Matrixstruktur neue Zuständigkeitsbereiche, die unsere Forschungsinfrastruktur optimieren und unsere Kontakte zu Wirtschafts- und Industrievertretern noch intensivieren.
Die Kernkompetenzen des Fraunhofer IAF finden sich in den Abteilungen wieder; als essentielle Schnittstelle zu Partnern und Kunden vertreten die Geschäftsfelder die Projekte und Dienstleistungen des Fraunhofer IAF. Gestützt durch die neue Organisations- und Aufgabenstruktur sollen so weitere Brücken zu Wirtschaft und Gesellschaft gebaut werden, um immer neue Anwendungsfelder für unsere Technologien zu erschließen.

Michael Schlechtweg, Geschäftsfeldleiter der Hochfrequenzelektronik, ist seit 1989 am Institut. Seine Forschungsschwerpunkte liegen im Design von Schaltungen und Verstärkern.

Herr Schlechtweg, Sie sind bereits seit 26 Jahren am IAF in der »Hochfrequenzelektronik«. Was hat sich seither verändert?

Nach wie vor sind es im Grunde ähnliche Hochfrequenz-Technologien, aber wir sind über die Zeit natürlich viel besser und stabiler geworden: in den Frequenzen, der Leistungsfähigkeit und auch hinsichtlich der Systemfähigkeit. Zunächst haben wir am Institut nur die Bauelemente hergestellt, dann folgten die integrierten Chips, 1992 das erste Modul – und heute gehen wir mehr und mehr in Richtung komplexer Systemlösungen.

Was bringt das Geschäftsfeld Hochfrequenzelektronik an Basistechnologien mit und wo geht es noch hin?

Unsere Halbleitertechnologie ist und bleibt die Basis für die Hochfrequenz-Transistoren. Und es wird weiterhin darum gehen, hier die Stärken auszubauen, also beispielsweise immer höhere Frequenzbereiche zu erschließen. Zudem sehen wir uns aber einem Paradigmenwechsel gegenüber: Es wird in Zukunft nicht mehr nur darum gehen, unsere Technologie weiter voranzutreiben, sondern unsere Bauelemente in das Mosaik verschiedenster anderer Technologien einzubauen. Neben unseren Kerntechnologien geht es also zunehmend auch um die Signalverarbeitungs-Elektronik oder die Software, sowie darum, vom Einkanal- zum Mehrkanalsystem und damit zur Echtzeitfähigkeit und zur 3D-Fähigkeit zu gelangen.

Rüdiger Quay hat Physik und Wirtschaft studiert und im Bereich Elektrotechnik promoviert und habilitiert. Seit 2001 ist er Mitarbeiter am Fraunhofer IAF und hat nun die Leitung der »Leistungselektronik« übernommen.

Herr Quay, wo sehen Sie die Schwerpunkte des Geschäftsfelds »Leistungselektronik«?

Der erste ist sicherlich die Leistungserzeugung für die Frequenzen von 1 MHz bis mindestens 100 GHz. Aber auch das schnelle effiziente Wandeln von Energie wird immer wichtiger. Aktuelle Schlagworte dazu wären: Kilowatt-Transistor, integrierte Schaltkreise bis mindestens 100 GHz, aber auch neue Gebiete wie die Regelungstechnik – und damit verbunden der Modulbau für und mit unseren Partnern.

Was folgt noch in der Zukunft?

Generell wird es um höhere Frequenzen gehen, wie 3 bis 6 GHZ, beziehungsweise um hohe Leistungen bei hohen Frequenzen. Heute geht es bis ca. 100 GHz, zukünftig sollen es 300 GHz werden. Für die stabile Datenübertragung über weite Strecken, heißt das konkret: Richtfunkstrecken mit größerer Reichweite, um beispielsweise Lücken in der Versorgung mit Breitband-Internet im ländlichen Raum zu schließen, aber auch, dass Radartechnologien weiter sehen und Drohnen höher fliegen können.

Robert Rehm forscht schwerpunktmäßig an InAs/GaSb-Typ-II-Übergitterdetektore. Seit 1996 ist er am Institut und leitet nun das Geschäftsfeld »Photodetektoren«.

Herr Rehm, in einfachen Worten, was macht das Geschäftsfeld »Photodetektoren«?

Wir entwickeln sehr leistungsfähige Einzelelement- oder Zeilendetektoren sowie zweidimensionale Detektormatritzen für die Spektralbereiche Infrarot und Ultraviolett. Diese sind für ganz unterschiedliche Anwendungen relevant. Zum Beispiel für Sicherheitsanwendungen wie Warnsensoriksysteme für Flugzeuge, oder für die Gas- und Umweltmesstechnik, wenn es darum geht, Methan in der Atmosphäre zu detektieren. Zukünftig wollen wir in den verschiedenen Bereichen die Wertschöpfungskette weiter ausbauen, um schließlich unsere Technologien in Form von Kleinserien auch mittelständischen Unternehmen zugänglich zu machen.

Wo werden Technologien aus Ihrem Geschäftsfeld bereits heute eingesetzt?

Allem voran sind das unsere bispektralen Infrarot-Detektoren, die wir seit 10 Jahren gemeinsam mit Airbus Defense & Space und der AIM entwickeln. Die Infrarot-Detektoren werden für militärische Warnsysteme von Flugzeugen eingesetzt, die anfliegende Raketen bzw. deren Abgasfahne, sprich CO2, detektieren. Hier ist es uns über das letzte Jahrzehnt gelungen, die derzeit leistungsfähigste Technologie zu schaffen. Doch wir wollen natürlich noch weiter.

Ralf Ostendorf ist seit 2007 am Institut und beschäftigt sich mit der Entwicklung und Optimierung von Quantenkaskadenlasern.

Herr Ostendorf, Sie übernehmen das Geschäftsfeld »Halbleiterlaser«, was genau macht das Geschäftsfeld aus?


Wir konzentrieren uns auf die Anfertigung kundenspezifischer Laserlösungen im Bereich des mittleren Infrarots, spektral durchstimmbare Halbleiterscheibenlaser und Quantenkaskadenlaser (QCLs), sowie auf die kontinuierliche Weiterentwicklung von LED-Systemen. In den letzten Jahren haben wir, unsere Lasertechnologie zur Anwendungsreife weiterentwickelt Wir sind von der grundlegenden Physik der Infrarothalbleiterlaser auf Chip-Level stark in die Systemrichtung gegangen und bieten heute vermehrt Module und Lasersysteme an. Zukünftig befassen wir uns mit ganzheitlichen Systemlösungen, in die sowohl Infrarotlaser als auch LEDs integriert sein können.

Was reizt Sie persönlich an der Position als Geschäftsfeldleiter?

An der neuen Position reizt mich die thematische Vielfalt, zukünftig noch mehr in die wissenschaftliche Breite gehen zu können, anstatt mehr und mehr in die Tiefe eines einzelnen Themas. Mich in neue Themen einzulesen und einzuarbeiten, um dann, quasi aus der Vogelperspektive, neue Zusammenhänge zu erkennen und neue Lösungen zu entdecken.

Christoph Nebel kam 2008 als Abteilungs- und Geschäftsfeldleiter der »Halbleitersensoren« ans Fraunhofer IAF und forscht inbesondere an Diamant-basierten Anwendungen.

Herr Nebel, was hat sich seit 2008 am Institut im Bereich Diamant getan?

Anfangs ging es ausschließlich um poly- und nanokristalline Diamantschichten. Vor dreieinhalb Jahren haben wir dann unsere Aktivitäten im Bereich des einkristallinen Diamanten gestartet. Ein vielversprechendes Material für optische und elektronische Anwendungen. Darüber hinaus forschen wir aber auch an neuen Materialien wie Aluminium-Scandium-Nitrid und Graphen. Graphen ist vielversprechend für den Metallersatz oder für  Energie-Speicher. Hier stehen wir noch am Anfang der Forschung und es gilt zu sehen, wie die Materialien am Markt ankommen. Diamant hingegen hat sein Potenzial mittlerweile gezeigt. Jetzt geht es darum, einkristalline Diamantwafer herzustellen und Bauelemente zu entwickeln.

Außer den Schmuckdiamanten, was wird uns Diamant in Zukunft ermöglichen?

Am Anfang ging es verstärkt um das quantenphysikalische Potenzial von Diamant. Das war so erfolgreich, dass Quantenkryptografie, -computing und auch die Magnetometrie als Anwendungsbereiche in greifbare Nähe rückten. Aktuell arbeiten wir an einer Sensorik für magnetometrische Messgeräte. Mit der Quantenmagnetometrie sollen extrem hohe Ortsauflösungen möglich werden, sprich ein einzelner Elektron- oder Kernspin wird messbar.