DFG podporuje udržitelnou modernizaci hlavního výzkumného zařízení Technické univerzity v Berlíně

Plazmová zařízení v čisté místnosti Nanophotonického centra Technické univerzity v Berlíně.

Elektronový mikroskopický obrázek takzvaných kvantových obvodů. Skládají se z mikrolaserů (kruhové, oranžové), vlnovodů s integrovanými zdroji světla pro jednotlivé částice světla – fotony – (modré) a výstupních prvků (fialové). Tyto složité nanostruktury jsou vyvíjeny v rámci iniciativy „Berlin Quantum“ pro budoucí fotonické kvantové počítače a lze je vyrobit pouze pomocí moderního, vysoce přesného plazmového leptacího zařízení.

Hlavní výzkumné zařízení Technické univerzity v Berlíně je připraveno na nadcházející desetiletí: S podporou Německé výzkumné společnosti (DFG) a země Berlín je plazmová zařízení v čisté místnosti Centra pro nanofotoniku kompletně modernizováno s celkovým rozpočtem přibližně 490 000 eur. 50 procent prostředků je financováno Technickou univerzitou v Berlíně. Modernizace prodlouží životnost stávajícího zařízení a zajistí jeho výkonnost pro výzkum v oblasti fotoniky a kvantové technologie. Zároveň se jedná o udržitelný přístup k výzkumné infrastruktuře, který TU Berlin sleduje v rámci svých environmentálních směrnic. V budoucnu bude zařízení součástí nového Centra pro integrovaný výzkum fotoniky (CIPHOR) na kampusu Charlottenburg univerzity.

Zařízení určené k obnově kombinuje přístroj pro „plazmové leptání“ a „plazmové vrstvení“ v jednom celku a patří mezi nejdůležitější zařízení v čisté místnosti Centra pro nanofotoniku. Je nezbytné pro přesné strukturování polovodičových materiálů a jejich pokrytí tenkými vrstvami o tloušťce jen několika nanometrů. Díky tomu vznikají například kvantové zdroje světla, nano- a mikrolasery, fotonické obvody, vysoce účinné vlnovody nebo moderní LED komponenty.

Nejvyšší přesnost při výrobě a vedení částic světla (fotony)

Výjimečnou silou zařízení je jeho mimořádná přesnost. Umožňuje strukturovat polovodičové materiály s téměř kolmými stranami v nanometrovém měřítku. Takové vysoce přesné struktury zabraňují optickým ztrátám a jsou klíčové pro to, aby fotonické součástky mohly cíleně vést světlo nebo spolehlivě generovat jednotlivé částice světla. Současně lze citlivé polovodičové materiály šetrně pokrýt tenkými vrstvami, čímž se zvyšuje jejich funkčnost, aniž by se narušily jejich optické vlastnosti. „Naše zařízení umožňuje výrobní procesy s přesností v řádu několika miliardtisetin metrů. Je již nyní klíčové pro pět výzkumných skupin na TU Berlin a v budoucnu jej bude moci využívat i řada partnerů, především z aliance Berlin University,“ říká prof. Dr. Stephan Reitzenstein, vedoucí oboru „Optoelektronika a kvantové součástky“ na TU Berlin a ředitel Centra pro nanofotoniku.

Obnova 20 let starého zařízení zachová i dosud získané know-how

S obnovou jsou klíčové komponenty zařízení zakoupeného v roce 2006, jehož životnost již vypršela, nyní modernizovány na nejnovější technickou úroveň. V rámci modernizace jsou vyměněny vakuové, řídicí, vysokofrekvenční a teplotní řídicí moduly, obnovena technologie plazmových generátorů a instalovány nové komponenty pro kontrolu procesů a bezpečnost – celkem za přibližně 490 000 eur. Pořízení nového zařízení by stálo dvojnásobek až trojnásobek této částky. Pro Stephana Reitzensteina je obnova nejen technologicky nezbytná, ale také prostředkem k zachování důležitých znalostí na TU Berlin: „Nejenže prodlužujeme životnost osvědčeného zařízení, ale také zachováváme specializované znalosti našich zaměstnanců, které byly získány za mnoho let. U vysoce složitých výrobních procesů totiž vědecký pokrok nestojí pouze na nejmodernější technice, ale i na zkušenostech s jejím používáním.“

Plazmové leptací zařízení se stane součástí nového fyzikálního výzkumného komplexu CIPHOR

S plánovaným přesunem do nového Centra pro integrovaný výzkum fotoniky (CIPHOR) na východní části kampusu Charlottenburg bude modernizované zařízení po mnoho dalších let důležitou součástí výzkumné infrastruktury TU Berlin. CIPHOR bude shromažďovat klíčové technologie pro integrovanou kvantovou fotoniku a vytvářet optimální podmínky pro vývoj nových aplikací – od bezpečné kvantové komunikace přes kvantovou senzoring a metrologii až po medicínu a fotonický kvantový výpočet.