Doctoral position in experimental characterization of semiconductor nanocrystals — ETH Zürich

Vollständige Beschreibung

Promotionsposition in der experimentellen Charakterisierung von Halbleiternanokristallen

100%, Zürich, befristet

Das Optical Materials Engineering Laboratory (Prof. David J. Norris) in der Abteilung Maschinenbau und Verfahrenstechnik (D-MAVT) der ETH Zürich untersucht Synthese, Wachstum, Struktur und optische Eigenschaften von Nanomaterialien. Unser interdisziplinäres und internationales Team kombiniert Materialchemie, optische Spektroskopie, Elektronenmikroskopie, theoretische Modellierung und numerische Simulation, um Materialien im Nanobereich zu verstehen und zu steuern.

Projekthintergrund

Halbleiterkristallite im Nanometerbereich weisen optische Eigenschaften (z. B. Absorptions- und Emissionsspektren) auf, die stark von ihrer Größe abhängen. Da diese Eigenschaft für die Schaffung abstimmbarer optischer Materialien für optoelektronische Anwendungen von Displays und Infrarotkameras bis hin zu Nanophotonik und Quantentechnologien nützlich ist, wurden chemische Synthesen entwickelt, die Nanokristalle aus verschiedenen Halbleitern herstellen. Die fortschrittlichsten Protokolle sind diejenigen, die zu quasi-sphärischen Teilchen führen (bekannt als kolloidale Quantenpunkte). Selbst Nanokristallproben nach dem neuesten Stand der Technik weisen jedoch Verteilungen in Partikelgröße und Morphologie auf, die ihre optische Leistung einschränken.

Zwei Klassen von Halbleiter-Nanokristallen wurden als Ausnahmen von dieser Regel entdeckt. Sie zeigen eine ungewöhnliche Form des "diskreten" Wachstums und springen zwischen einer Reihe bestimmter Größen. Insbesondere "magisch große" Nanokristalle wachsen durch eine Sequenz von gut definierten Größen. Diese Beobachtung legt nahe, dass Nanokristalle mit außergewöhnlich genauen Abmessungen möglich sein könnten.

Zentrales Ziel dieses Projekts ist es, zu bestimmen, wie eng einzelne magisch dimensionierte Nanokristalle an die Perfektion im atomaren Maßstab herangehen und wie ihre Größe, Form, Zusammensetzung, Oberflächenchemie und Struktur ihre optischen Eigenschaften beeinflussen. Fortschrittliche Einzelteilchenmikroskopie und Spektroskopie werden verwendet, um Variationen aufzudecken, die in herkömmlichen Messungen verborgen sind. Das daraus resultierende Verständnis wird die Synthese und Optimierung von Halbleiter-Nanokristallen für Anwendungen leiten, die sehr einheitliche optische Eigenschaften erfordern.

Stellenbeschreibung

Der Doktorand wird Halbleiter-Nanokristalle mit komplementären optischen und strukturellen experimentellen Techniken charakterisieren. Der erste Schwerpunkt wird auf CdSe-Nanokristallen in magischer Größe liegen, wobei die Arbeit anschließend auf Nanokristalle unterschiedlicher Größe, Zusammensetzungen, Oberflächenbehandlungen und Heterostrukturen, einschließlich Kern-/Schale- und InP-Nanokristalle, ausgeweitet wird.

Das Projekt wird untersuchen, wie Variationen in Nanokristallgröße, -form, -zusammensetzung, Oberflächenchemie und -struktur die optischen Eigenschaften beeinflussen. Ensemble- und Einzelpartikelspektroskopie werden verwendet, um die optische Heterogenität zu quantifizieren und zu bestimmen, wie nah magisch große Nanokristalle an die Perfektion im atomaren Maßstab herangehen. Die Messungen werden Eigenschaften wie Emissionslinienbreiten, angeregte Zustandsdynamik, spektrale Schwankungen und die Eignung ausgewählter Nanokristalle als Einzelphotonenemitter untersuchen.

Diese optischen Untersuchungen werden durch eine erweiterte strukturelle Charakterisierung ergänzt. Insbesondere wird der Student kryogene Elektronenmikroskopie und Einzelpartikelanalyse verwenden, um die dreidimensionalen Strukturen von Halbleiter-Nanokristallen mit einer Auflösung im nahen Atom- oder Atommaßstab zu bestimmen. Die Experimente werden die Nanokristallform untersuchen, einschließlich der möglichen Verkürzung tetraedrischer Nanokristalle in magischer Größe, und wie sie sich mit der Partikelgröße, der Materialzusammensetzung, der Oberflächenbehandlung und dem Isolationsverfahren unterscheidet.

Der Doktorand wird eng mit Forschern zusammenarbeiten, die für die Nanokristallsynthese und die theoretische Modellierung verantwortlich sind. Diese Wechselwirkung ist für das Projekt von zentraler Bedeutung: fortschrittliche Proben werden für optische und strukturelle Messungen geliefert, während die Charakterisierungsergebnisse Verbesserungen in der Nanokristallsynthese, Oberflächenbehandlung und Strukturkontrolle leiten werden. Die Experimente werden die optische Mikroskopie- und Spektroskopie-Infrastruktur des Labors sowie die hochmodernen Elektronenmikroskopie-Einrichtungen der ETH Zürich nutzen. Neben der Forschung wird der Doktorand zu allgemeinen Laboraktivitäten beitragen und die Möglichkeit haben, an der Lehre und der Betreuung von Bachelor- und Masterstudenten teilzunehmen.

Profil

Wir suchen einen neugierigen, motivierten und selbstgesteuerten Kandidaten mit einem starken Interesse an der experimentellen Charakterisierung nanoskaliger Materialien. Die Bewerber müssen einen MSc-Abschluss in Chemie, Chemieingenieurwesen, Materialwissenschaften, Maschinenbau, Nanowissenschaften, Physik oder einer eng verwandten Disziplin besitzen oder kurz vor dem Abschluss stehen. Erfahrungen in einem oder mehreren der folgenden Bereiche wären vorteilhaft:

• Optische Spektroskopie oder Mikroskopie
• Zeitaufgelöste oder Einzelpartikelmessungen
• Elektronenmikroskopie
• Bildverarbeitung, dreidimensionale Rekonstruktion oder Einzelpartikelanalyse
• Halbleiter-Nanokristalle, Quantenpunkte oder andere nanoskalige Materialien
• Maschinelles Lernen
• Wissenschaftliche Programmierung und quantitative Datenanalyse

Vorkenntnisse mit jeder im Projekt verwendeten Technik sind nicht erforderlich. Der erfolgreiche Kandidat sollte jedoch eine starke experimentelle und quantitative Grundlage und eine Begeisterung für das Erlernen neuer optischer und struktureller Charakterisierungsmethoden haben. Akademische Exzellenz, ein professioneller Forschungsansatz, sorgfältige Laborpraxis und die Fähigkeit, unabhängig zu arbeiten, werden erwartet. Der Kandidat muss in der Lage sein, sowohl mündlich als auch schriftlich fließend in Englisch zu kommunizieren, und sollte es genießen, in einem kooperativen und internationalen Forschungsumfeld zu arbeiten.

Wir bieten

Wir bieten ein anregendes Promotionsprojekt zu Nanomaterialien mit modernsten experimentellen Techniken an. Der erfolgreiche Kandidat wird einer kooperativen und internationalen Forschungsgruppe beitreten und in komplementären optischen und strukturellen Charakterisierungsmethoden ausgebildet. Das Projekt bietet Möglichkeiten für die Zusammenarbeit mit Spezialisten für Nanokristallsynthese, theoretische Modellierung und fortschrittliche Mikroskopie sowie die Teilnahme an internationalen Konferenzen und die Betreuung von studentischen Forschungsprojekten.

Die Position ist in der Abteilung für Maschinenbau und Verfahrenstechnik (D-MAVT) am zentralen Campus der ETH Zürich in Zürich, Schweiz, angesiedelt. Der Student hat Zugang zur optischen Mikroskopie- und Spektroskopie-Infrastruktur des Labors, einschließlich fortschrittlicher Laserquellen, Spektrometer, Detektoren und kryogener Ausrüstung. Das Projekt wird auch von den erstklassigen Elektronenmikroskopie-Einrichtungen und dem Know-how der ETH Zürich profitieren. D-MAVT ist eine interdisziplinäre Abteilung für mechanische, verfahrenstechnische, chemische und biomedizinische Technik sowie Robotik und Steuerung. Die ETH Zürich bietet ein hervorragendes wissenschaftliches Umfeld mit umfangreichen Möglichkeiten zur Zusammenarbeit in den Bereichen Materialwissenschaften, Chemie, Physik und Ingenieurwissenschaften.

Wir legen Wert auf Vielfalt und Nachhaltigkeit

Im Einklang mit unseren Werten fördert die ETH Zürich eine inklusive Kultur. Wir fördern Chancengleichheit, schätzen Vielfalt und fördern ein Arbeits- und Lernumfeld, in dem die Rechte und die Würde aller unserer Mitarbeiter und Studenten respektiert werden. Besuchen Sie unsere Website für Chancengleichheit und Vielfalt, um herauszufinden, wie wir ein faires und offenes Umfeld gewährleisten, in dem jeder wachsen und gedeihen kann. Nachhaltigkeit ist für uns ein zentraler Wert – wir arbeiten konsequent auf eine klimaneutrale Zukunft hin.

Neugierig? Wir sind es auch.

Wir freuen uns auf Ihre Online-Bewerbung mit folgenden Unterlagen:

• Ein Anschreiben, in dem Ihre Motivation für die Stelle, Ihre relevante Forschungserfahrung und Ihre bisher wichtigsten wissenschaftlichen Leistungen beschrieben werden (max. zwei Seiten)
• A CV
• Diplome und Kurstranskripte
• Kontaktdaten für mindestens drei akademische oder berufliche Referenzen

Weitere Informationen zu unserem Labor finden Sie auf unserer Website. Fragen zur Position sollten an Prof. David J. Norris, [email protected] (keine Bewerbungen).

Bitte beachten Sie, dass wir ausschließlich Bewerbungen annehmen, die über unser Online-Bewerbungsportal eingereicht werden. Bewerbungen per E-Mail oder Post werden nicht berücksichtigt.

Wir rekrutieren einen Vollzeit-Doktoranden mit einem geplanten Startdatum am oder nach dem 1. Oktober 2026.

Die Doktorandenstelle ist für vier Jahre bei 100% Beschäftigung vorgesehen und wird von Prof. Dr. David J. Norris Voraussetzung für die Stelle ist die Zulassung zum Promotionsprogramm an der ETH Zürich.

Wir weisen darauf hin, dass die Vorauswahl durch die verantwortlichen Recruiter und nicht durch künstliche Intelligenz erfolgt.

Über die ETH Zürich

Die ETH Zürich ist eine der weltweit führenden Universitäten, die sich auf Wissenschaft und Technologie. Wir sind bekannt für unsere hervorragende Ausbildung, Spitzenforschung und direkter Wissenstransfer in die Gesellschaft. Über 30.000 Menschen aus mehr als 120 Ländern finden unsere Universität ein Ort zu sein, der unabhängiges Denken und eine Umwelt, die Exzellenz inspiriert. Im Herzen Europas gelegen, Dennoch knüpfen wir Verbindungen auf der ganzen Welt, um Lösungen für die globalen Herausforderungen von heute und morgen zu entwickeln.

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