La DFG finanzia la modernizzazione sostenibile dell'impianto di ricerca centrale dell'Università di Berlino

Impianto di depurazione del plasma nel cleanroom del Centro di Nanofotonica della TU Berlino.

Immagine al microscopio elettronico di cosiddetti circuiti quantistici. Sono costituiti da microlaser (circolari, arancioni), guide d'onda con sorgenti di luce integrate per singoli quanti di luce – i fotoni – (blu) ed elementi di prelievo (viola). Queste complesse nanostrutture vengono sviluppate nell'ambito dell'iniziativa „Berlin Quantum“ per futuri computer quantistici fotonici e possono essere realizzate solo con un impianto di deposizione al plasma moderno e ad alta precisione.

Un impianto di ricerca centrale dell'Università Tecnica di Berlino viene preparato per i prossimi decenni: Con il supporto della Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) e dello Stato di Berlino, l'impianto di deposizione di plasma nel cleanroom del Centro di Nanofotonica viene completamente rinnovato con un investimento complessivo di circa 490.000 euro. Il 50 percento dei fondi è finanziato dall'Università Tecnica di Berlino. La modernizzazione prolungherà la durata di vita dell'impianto esistente e garantirà la sua capacità di prestazione per la ricerca nel campo della fotonica e della quantistica. Rappresenta anche un impegno per un uso sostenibile delle infrastrutture di ricerca, come perseguito dall'Università Tecnica di Berlino nel quadro delle sue linee guida ambientali. In futuro, l'impianto farà parte del nuovo Center for Integrated Photonics Research (CIPHOR) nel campus di Charlottenburg dell'università.

L'impianto da rinnovare combina un dispositivo per la “sputtering” di plasma e uno per il “rivestimento in plasma” in un'unica unità, ed è tra le apparecchiature più importanti nel cleanroom del Centro di Nanofotonica. È necessario per strutturare materiali semiconduttori con la massima precisione e per applicare sottili strati funzionali di pochi nanometri di spessore. Tra le altre cose, si ottengono sorgenti di luce quantistica, nano e micro laser, circuiti fotonici, guide d'onda ad alta efficienza o moderni componenti a LED.

Massima precisione per la generazione e la trasmissione di particelle di luce (fotoni)

Una delle caratteristiche distintive dell'impianto è la sua eccezionale precisione. Permette di strutturare materiali semiconduttori con pareti quasi verticali su scala nanometrica. Strutture di alta precisione come queste evitano perdite ottiche e sono essenziali affinché i componenti fotonici possano guidare la luce in modo mirato o generare con affidabilità singole particelle di luce. Allo stesso tempo, materiali semiconduttori sensibili possono essere delicatamente rivestiti con strati sottili per aumentare la loro funzionalità, senza compromettere le loro proprietà ottiche. “Il nostro impianto consente processi di produzione con una precisione nell'ordine di pochi nanometri. Attualmente è già di fondamentale importanza per cinque gruppi di ricerca dell'Università Tecnica di Berlino e, in prospettiva, potrà essere utilizzato anche da numerosi partner, in particolare dall'Alliance of Berlin Universities”, afferma il Prof. Dr. Stephan Reitzenstein, responsabile del settore “Optoelettronica e componenti quantistici” dell'Università Tecnica di Berlino e direttore del Centro di Nanofotonica.

Rinnovamento dell'impianto di 20 anni e mantenimento delle competenze acquisite

Con il rinnovamento, le componenti principali dell'impianto acquistato nel 2006, ormai fuori uso, vengono aggiornate secondo le più recenti tecnologie. Nell'ambito della modernizzazione, vengono sostituiti i moduli di controllo del vuoto, di gestione, di alta frequenza e di temperatura, rinnovata la tecnologia di generazione di plasma e installati nuovi componenti di controllo del processo e di sicurezza – per un totale di circa 490.000 euro. L'acquisto di un nuovo impianto avrebbe comportato un costo doppio o triplo. Per Stephan Reitzenstein, il rinnovamento non è solo una necessità tecnologica, ma anche un mezzo per preservare il know-how importante all'Università Tecnica di Berlino: “Non stiamo solo prolungando la vita di un impianto collaudato dal punto di vista tecnico. Con esso, rimane rilevante anche il sapere specialistico accumulato nel corso degli anni dai nostri collaboratori. Soprattutto in processi di produzione altamente complessi, la ricerca di eccellenza si basa non solo sulla tecnologia più moderna, ma anche sull'esperienza nel suo utilizzo.”

L'impianto di deposizione di plasma diventerà parte del nuovo edificio di ricerca in fisica CIPHOR

Con il trasferimento previsto nel nuovo Center for Integrated Photonics Research (CIPHOR) nella parte est del campus di Charlottenburg, l'impianto modernizzato continuerà a essere un elemento importante delle infrastrutture di ricerca dell'Università Tecnica di Berlino per molti anni ancora. CIPHOR riunirà le tecnologie chiave per la fotonica quantistica integrata e creerà condizioni ottimali per lo sviluppo di nuove applicazioni – dalla comunicazione quantistica sicura, alla sensoristica e metrologia quantistica, fino alla medicina e al calcolo quantistico fotonico.