Physiker/in (w/m/d) - für MEMS Temperaturschalter im kryogenen Bereich

Am DLR Institut für Quantentechnologien in Ulm entwickeln wir Präzisionsinstrumente für Raumfahrtanwendungen auf Basis von Quantentechnologien und bringen diese gemeinsam mit der Industrie zur Prototypreife. Zusätzlich treiben wir den Transfer in Luftfahrt, Digitalisierung, Energie, Sicherheit und Verkehr voran. Wir sind interdisziplinär ausgerichtet: Theoretische Grundlagenforschung und experimentelle Tests treffen auf ingenieurtechnische Implementierung.

Das erwartet dich

Die Abteilung Integration von Mikro- und Nanosystemen entwickelt Technologien zur Implementierung und Miniaturisierung von Quantensystemen. Dabei werden insbesondere die herausfordernden Anforderungen in der Luft- und Raumfahrt beachtet.

Für eine Vielzahl von Quantensystemen werden kryogene Temperaturen benötigt. Sowohl im Bereich der Einzelphotonendetektoren, sowie für Festkörper Quantensysteme ist eine Kühlung in Bereich unter-halb der 10K der entscheidende Baustein für die Funktionalität. Zum aktuellen Stand gibt es noch keine Kryogene Technologie, die eine Einsatz unter Weltraumbedinungen erlaubt. Systeme die auf flüssigem Helium basieren sind für den Einsatz auf Satelliten auf Grund der Größe, Energieeffizienz und Anfälligkeit ungeeignet. Daher ist die Entwicklung neuartiger Technologien zur Kühlung ein entscheidender Enabling-Technologiebaustein für die Umsetzung von Quantensystemen im Weltraum.

Der MEMS Prozessforscher Kryotechnologie verantwortet das neue Teilgebiet MEMS Kryotechnologie der Abteilung IMN. Auf Basis der bestehenden Technologiekette im Bereich der Miniaturisierung von Quantensystemen soll ein neuer Technologiebaustein entwickelt werden, der es ermöglicht, MEMS basierte Lösungen für die Kühlung zu Temperaturen unterhalb von 10K bereitzustellen. Diese Komponente soll institutsübergreifend als Technologiebaustein zur Verfügung gestellt werden und ermöglicht perspektivisch ein enormes Transferpotential.

Deine Aufgaben

• Du entwickelst miniaturisierte MEMS-Thermoschalter für den kryogenen Temperaturbereich (10–30 K) – von der Konzeption neuartiger Prozessketten im Reinraum bis zum funktionsfähigen Prototyp.
• Du leitest technische Anforderungen aus dem Gesamtsystem ab und konzipierst multidisziplinäre Lösungsansätze an der Schnittstelle von Materialwissenschaft, Mikrosystemtechnik und Quantentechnologie.
• Du entwickelst Teststrukturen und Charakterisierungsmethoden zur prozessbegleitenden Qualitätssicherung und baust einen neuartigen kryogenen Messplatz zur Performancebewertung der entwickelten Bauteile auf.
• Du erstellst FEM-Simulationen zur Vorhersage thermischer Performance-Parameter und validierst diese experimentell an deinen Prototypen.
• Du planst und realisierst die Integration des Thermoschalters in eine magnetokalorische Kühlkette und führst eine Gesamtsystem-Funktionsdemonstration durch.
• Du betreust Masterarbeiten im Themenfeld, leitest Studierende in Reinraumprozessen und Tieftemperaturmesstechnik an und wirkst an Patenten sowie Fachpublikationen mit.
• Du baust das strategische Technologiefeld kryogener MEMS aktiv mit auf, wirst eigenständig Drittmittelprojekte einwerben und die wissenschaftliche Ausrichtung der Gruppe mitgestalten

Das bringst du mit

• Abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium (Master / Diplom Uni) der Naturwissenschaften (z.B. Physik) oder der Ingenieurswissenschaften (z.B. aus den Bereichen Mikrosystemtechnik, Elektrotechnik, Materialwissenschaften mit experimentellem Schwerpunkt) oder andere für die Tätigkeit relevanten Studiengänge
• Mehrjährige, nachgewiesene praktische Erfahrung in der MEMS-Entwicklung und Mikrofabrikation: Photolithographie, Trocken- und Nassätzverfahren, Dünnschichtabscheidung, Waferbonden und Erfahrung in der Arbeit im Reinraum und in der prozessbegleitenden Qualitätskontrolle
• Fundierte Kenntnisse in Wärmeübertragung und Thermodynamik, insbesondere im kryogenen Temperaturbereich; Verständnis des Temperaturverhaltens von Materialien unterhalb von 77 K
• Erste Erfahrung in mindestens einem der Bereiche: Betrieb kryogener Messaufbauten und Charakterisierungssystemen, Erstellung von Maskendesigns mit MEMS-Designwerkzeugen und Layoutsoftware, Erstellung thermomechanischer Analysen mittles FEM-Simulationssoftware (COMSOL, ANSYS o. ä.)
• Langjährige Projekterfahrung in der iterativen Entwicklung mikrotechnologischer Komponenten (Sensoren, Aktoren oder Schaltelemente) vom Konzept bis zum funktionsfähigen Prototyp
• Erfahrung im professionellen Qualitätsmanagement: strukturierte Dokumentation, Prozessfreigaben, Rückverfolgbarkeit – idealerweise in einem normierten Umfeld (ISO, ECSS o. ä.)
• Bereitschaft zur engen Zusammenarbeit mit angrenzenden Fachbereichen (Quantenoptik, Kryotechnik, Systemintegration) sowie zur Betreuung von Studierenden

Die Vergütung erfolgt je nach Qualifikation und Aufgabenübertragung bis Entgeltgruppe E14 TVöD.

Wir freuen uns darauf, dich kennenzulernen!

Dr. Jakob Buchheim

Tel.: +49 731 400198 909