Computational Optoelectronics - OPUS 3D

Wir beschäftigen uns mit der numerischen Simulation von opto-elektronischen Halbleitern wie beispielsweise LEDs oder Solarzellen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Frage, wie sich die Lichtausbreitung und -absorption in solchen - meist nano-strukturierten Bauelementen - analysieren und optimieren lässt. Dafür haben wir die Finite-Elemente-Software OPUS 3D entwickelt. Es basiert auf einem neuartigen mathematischen Ansatz - der Ultra-Weak Variational Formulation. Auf diese Weise lassen sich die Maxwell-Gleichungen in drei Dimensionen auf grossen Gebieten numerisch effizient lösen. Zur Steigerung der Performance haben wir die Software parallelisiert, so dass sie gleichzeitig auf verschiedenen Prozessoren laufen kann.

3-dimensionale optische Simulation mit OPUS 3D.
3-dimensionale optische Simulation mit OPUS 3D.

 

Eine Kurzbeschreibung unserer Finite-Elemente-Software OPUS 3D gibt es hier.

 

Hier gibt's einige Benchmarks, die die Performance und die numerische Effizienz von OPUS 3D zeigen.

 

Zudem wurde OPUS 3D erfolgreich in dem EU FP7 Forschungsprojekt IM3OLED eingesetzt.

 

 

 


OPUS 3D als wertvolles Tool beim Design neuer Dünnschicht-Solarzellen
OPUS 3D als wertvolles Tool beim Design neuer Dünnschicht-Solarzellen

Den Praxisnutzen von OPUS 3D haben wir in einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit der EMPA und dem Bundesamt für Energie demonstriert. Hier haben wir experimentelle und numerische Methoden zur  Analyse und zum Design von Dünnschicht-Solarzellen kombiniert. Eine Beschreibung des Projektes, zusammen mit den wichtigsten Resultaten, findet man in diesem Artikel.


3-D Simulation eines optischen Verstärkers
3-D Simulation eines optischen Verstärkers

Während meiner Promotion an der ETH Zürich habe ich mich mit der Simulation und dem Design von opto-elektronischen Halbleitern beschäftigt. Gemeinsam mit zwei Unternehmen - Synopsys Inc. und Exalos AG - haben wir im Rahmen eines KTI-Projektes geforscht. Während Synopsys mit mehr als 8'000 Mitarbeitenden zu den Weltmarktführern in den Bereich Electronic Design Automation (EDA) und Technology Computer Aided Design (TCAD) gehört, handelt es sich bei Exalos um ein mittelständisches Schweizer Unternehmen, das sich auf Herstellung und Vertrieb von Super-Leuchtdioden (SLEDs) spezialisiert hat. Diese SLEDs werden beispielsweise in der Medizintechnik eingesetzt.