La DFG soutient la modernisation durable de l'installation de recherche centrale de l'Université technique de Berlin

Installation de plasma dans la salle blanche du Centre de nanophotonique de l'Université technique de Berlin.

Image électronique à transmission de ce que l'on appelle des circuits quantiques. Ils sont composés de microlasers (circulaires, orange), de guides d'ondes avec sources lumineuses intégrées pour les particules de lumière individuelles – les photons – (bleu) et d'éléments de dérivation (violet). Ces structures nanométriques complexes sont développées dans le cadre de l'initiative « Berlin Quantum » pour de futurs ordinateurs quantiques photoniques et ne peuvent être fabriquées qu'avec une installation moderne de dépôt par plasma de haute précision.

Une installation de recherche centrale de l'Université Technique de Berlin est en train d'être adaptée pour les prochaines décennies : Avec le soutien de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) et du Land de Berlin, l'installation de dépôt par plasma dans la salle blanche du Centre de nanophotonique est entièrement rénovée pour un coût total d'environ 490 000 euros. 50 pour cent des fonds sont financés par l'UT Berlin. La modernisation prolonge la durée de vie de l'installation existante et garantit ses performances pour la recherche en photonique et en quantique. Elle témoigne également de l'engagement pour une gestion durable des infrastructures de recherche, conformément aux lignes directrices environnementales de l'UT Berlin. À l'avenir, l'installation fera partie du nouveau Centre de recherche en photonique intégrée (CIPHOR) sur le campus de Charlottenburg de l'université.

L'installation à renouveler combine un appareil pour le « dépôt par plasma » ainsi qu’un pour le « revêtement par plasma » en une seule unité, et compte parmi les équipements les plus importants dans la salle blanche du Centre de nanophotonique. Elle est nécessaire pour structurer avec une précision extrême des matériaux semi-conducteurs et leur appliquer des couches fonctionnelles d’à peine quelques nanomètres d’épaisseur. Cela permet notamment de créer des sources de lumière quantique, des nano- et micro-lasers, des circuits photonique, des guides d’ondes très efficaces ou des éléments LED modernes.

Précision maximale pour la génération et la transmission de particules de lumière (photons)

Une force particulière de l’installation réside dans sa précision exceptionnelle. Elle permet de structurer des matériaux semi-conducteurs avec des parois presque verticales à l’échelle nanométrique. De telles structures de haute précision empêchent les pertes optiques et sont essentielles pour que les composants photonique puissent guider la lumière de manière ciblée ou générer de manière fiable des particules de lumière individuelles. Par ailleurs, des matériaux semi-conducteurs sensibles peuvent être délicatement recouverts de couches fines pour augmenter leur fonctionnalité sans altérer leurs propriétés optiques. « Notre installation permet des processus de fabrication avec une précision de quelques milliardièmes de mètre. Elle est déjà aujourd’hui essentielle pour cinq groupes de recherche à l’UT Berlin et pourra, à l’avenir, être utilisée par un grand nombre de partenaires, notamment issus de l’Alliance des universités de Berlin », explique le Prof. Dr. Stephan Reitzenstein, responsable du département « Optoélectronique et composants quantiques » de l’UT Berlin et directeur du Centre de nanophotonique.

Rénovation d’une installation vieille de 20 ans permettant de préserver le savoir-faire accumulé

Grâce à cette rénovation, les composants clés de l’installation acquise en 2006, dont la durée de vie était dépassée, sont modernisés selon les normes les plus récentes. Dans le cadre de cette modernisation, les modules de vide, de contrôle, de haute fréquence et de régulation de température sont remplacés, la technologie de générateurs de plasma est renouvelée, et de nouveaux composants pour le contrôle des processus et la sécurité sont installés, pour un coût total d’environ 490 000 euros. L’achat d’une nouvelle installation aurait coûté deux à trois fois plus cher. Pour Stephan Reitzenstein, cette rénovation n’est pas seulement une nécessité technologique, mais aussi un moyen de préserver le savoir-faire précieux à l’UT Berlin : « Nous ne faisons pas que prolonger la durée de vie d’une installation éprouvée sur le plan technique. Avec elle, le savoir spécialisé accumulé par nos collaborateurs au fil des années reste pertinent pour l’avenir. En effet, dans la recherche de pointe, notamment pour des processus de fabrication très complexes, l’excellence repose autant sur la technologie la plus moderne que sur l’expérience dans sa manipulation. »

Une installation de dépôt par plasma intégrée au nouveau bâtiment de recherche en physique CIPHOR

Avec le déménagement prévu dans le nouveau Centre de recherche en photonique intégrée (CIPHOR) dans la partie est du campus de Charlottenburg, l’installation modernisée restera un élément clé de l’infrastructure de recherche de l’UT Berlin pour de nombreuses années. Le CIPHOR regroupera à l’avenir des technologies centrales pour la photonique quantique intégrée et créera des conditions optimales pour le développement de nouvelles applications – de la communication quantique sécurisée à la détection quantique et la métrologie, en passant par la médecine et le calcul quantique photonique.