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Promotion

Methodenentwicklung in der thermoelektrischen Wandlung (TE)

Beginn

ab sofort

Dauer

3 Jahre

Vergütung

bis Entgeltgruppe 13 TVöD

Beschäftigungsgrad

Teilzeit

"Spitzenforschung braucht auf allen Ebenen exzellente Köpfe - besonders noch mehr weibliche! Starten Sie bei uns, wir freuen uns auf Ihre Bewerbung" Ihre Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund - Vorsitzende des Vorstands

Ihre Mission:

Thermogeneratoren sind seit langem aus der Raumfahrt bekannt. Zunehmend findet das Prinzip der thermoelektrischen (TE) Wandlung von Wärme in Elektrizität starkes Interesse auch bei terrestrischen Anwendungen und erobert ein breites Einsatzspektrum (Automobil, netzautarke Heizungssysteme, autarke Stromquellen). Das DLR Köln entwickelt neuartige TE Funktions­materialien, die als aktives Wandler­material in Thermo­generatoren (TEG), Peltier-Kühlern sowie Thermosensoren eingesetzt werden. Es werden Technologien für TE Devices (insbesondere Hochtemperatur-TEG), aber auch spezielle Labormess­verfahren zur präzisen Charakterisierung thermoelektrischer Materialeigenschaften entwickelt. Das Verfahrens­spektrum umfasst weiterhin die TE Materialherstellung, materialspezifische Verbindungsverfahren, TE System­charakterisierung sowie die Standardisierung der Messmethoden. Hocheffektive TE Wandlermaterialien sollen im Einsatz langzeitlich stabile Funktionseigen­schaften aufweisen. Die Entwicklung für dauerhaft einsetzbare Materialien aus den Klassen der Skutterudite, Silizide und halb-Heusler-Verbindungen stützt sich im DLR mit dem Methoden­spektrum „TEG Line“ auf hervorragende apparative Voraus­setzungen. Es wird der/dem Bewerber/in die Möglichkeit gegeben, das wissenschaftliche Ergebnis der Arbeiten zur Methodenentwicklung als Promotionsarbeit einzureichen.

Die Beurteilung der funktionellen Materialstabilität erfordert die Entwicklung von neuartigen simultanen Messmethoden für thermoelektrische Materialeigenschaften (Seebeck-Koeffizient, elektrische und thermische Leitfähigkeit, TE Gütezahl) und elektronische Halbleitereigenschaften (Hall-Koeffizient zur Bestimmung von Konzentration und Beweglichkeit der Ladungsträger, Magnetowiderstand), die im Fokus der Aufgabenstellung stehen. Vorhandene Messanlagen (DLR-Eigenentwicklungen) sind dazu methodisch und apparativ weiter zu entwickeln. Heraus­forderungen bieten dabei neben der störungsarmen Messung sehr kleiner Spannungen die präzise Steuerung der Temperaturverhältnisse, die Kontrolle thermischer Verluste und die Eliminierung des störenden Einflusses von elektrischen und thermischen Kontakt­widerständen. Durch die Analyse des transienten thermischen Verhaltens der TE Probe im Kontakt mit Wärmereservoiren in Gegenüberstellung mit einer thermisch-elektrischen Modellierung sollen zusätzliche Messgrößen bestimmt und zeitsparende transiente Messmodi entwickelt werden. Die verbesserten Messverfahren sollen für Stabilitätsuntersuchungen an vorhandenen Laborproben eingesetzt werden. Die Arbeit erfolgt in enger Zusammenarbeit mit einer Nachwuchsforschergruppe zur Entwicklung von Magnesiumsilizid-TEG mit der Möglichkeit des intensiven Austausch zu etablierten thermoelektrischen Messverfahren und Materialien. Eine Beteiligung an den Ringveranstaltungen des DFG-Graduiertenkollegs 2204 "Substitutionsmaterialien für nachhaltige Energie­technolo­gien" der JLU Gießen ist möglich. Die Arbeit wird im Kontext von Projektkooperationen mit nationalen und internationalen Partnern aus Wissenschaft und Industrie durchgeführt.

Ihre Qualifikation:

  • ein mit sehr guten Ergebnissen abgeschlossenes Universitäts-/Hochschulstudium der Physik, der Technischen Physik, Elektrotechnik oder Mechatronik
  • Erfahrung im Entwurf und Aufbau physikalischer Messanordnungen
  • Erfahrungen bei der Mes­sung elektrischer und thermischer Größen
  • Grundkenntnisse zu Materialwissenschaften und Festkörperphysik
  • Bereitschaft zur engagierten Teamarbeit mit Wissenschaftlern und Technikern
  • sehr gute Kenntnisse der deutschen und englischen Sprache in Wort und Schrift
  • Systemverständnis und Begeisterung für komplexe physikalische Messaufgaben wünschenswert
  • idealerweise Kenntnisse zu Kontaktierungs­techniken für elektrische Messungen
  • Kenntnisse zur Prozesssteuerung, Programmiererfahrung von Vorteil

Ihr Start:

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert. Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können. Vereinbarkeit von Privatleben, Familie und Beruf sowie Chancengleichheit von Frauen und Männern sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik. Schwerbehinderte Bewerberinnen und Bewerber bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

Fachliche/r Ansprechpartner/in

Dr. rer. nat. Wolf Eckhard Müller
Tel.: +49 2203 601-3556

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