DFG wspiera zrównoważoną modernizację centralnego ośrodka badawczego TU Berlin

Instalacja plazmowa w czystej strefie Centrum Nanofotoniki TU Berlin.

Elektronenmikroskopowe zdjęcie tak zwanych kwantowych obwodów. Składają się one z mikrolaserów (okrągłe, pomarańczowe), przewodów falowych z zintegrowanymi źródłami światła dla pojedynczych cząstek światła – fotonów – (niebieskie) oraz elementów odgałęziających (fioletowe). Te skomplikowane nanostruktury są rozwijane w ramach inicjatywy „Berlin Quantum” dla przyszłych fotonicznych komputerów kwantowych i można je wyprodukować tylko za pomocą nowoczesnej, wysokoprecyzyjnej aparatury do naparzanego plazmowego.

Centralne laboratorium badawcze Politechniki Berlina jest przygotowywane na kolejne dekady: Z wsparciem Niemieckiej Fundacji Badawczej (DFG) i Landu Berlin, system plazmowego osadzania w czystym pomieszczeniu Centrum Nanofotoniki zostanie kompleksowo odnowiony z łącznym budżetem około 490 000 euro. 50 procent środków pokryje Politechnika Berlin. Modernizacja wydłuży żywotność istniejącego systemu i zapewni jego wydajność w badaniach fotoniki i kwantów. Odnawia także zrównoważone podejście do infrastruktury badawczej, które Politechnika Berlin realizuje w ramach swoich wytycznych ekologicznych. W przyszłości system będzie częścią nowego Centrum Badań nad Zintegrowaną Fotoniczną (CIPHOR) na kampusie Charlottenburg uniwersytetu.

System do odnowienia łączy urządzenie do „plazmowego osadzania” oraz „plazmowego powlekania” w jednej jednostce i jest jednym z najważniejszych urządzeń w czystym pomieszczeniu Centrum Nanofotoniki. Jest niezbędny do precyzyjnego strukturyzowania materiałów półprzewodnikowych i nanoszenia na nie funkcjonalnych warstw o grubości kilku nanometrów. Dzięki temu powstają między innymi źródła światła kwantowego, nano- i mikro lasery, obwody fotoniczne, wysokowydajne przewodniki falowe czy nowoczesne elementy LED.

Najwyższa precyzja w generowaniu i przewodzeniu cząstek światła (fotonów)

Wyjątkową siłą systemu jest jego niezwykła precyzja. Umożliwia on strukturę materiałów półprzewodnikowych z niemal pionowymi ścianami na poziomie nanometrów. Takie wysokoprecyzyjne struktury zapobiegają stratom optycznym i są kluczowe dla tego, aby elementy fotoniczne mogły celowo przewodzić światło lub niezawodnie generować pojedyncze cząstki światła. Jednocześnie można delikatnie nanoszone cienkie warstwy na wrażliwe materiały półprzewodnikowe, zwiększając ich funkcjonalność bez wpływu na właściwości optyczne. „Nasze urządzenie umożliwia procesy produkcyjne z precyzją w zakresie kilku miliardowych części metra. Obecnie jest ono kluczowe dla pięciu grup badawczych na Politechnice Berlin i w przyszłości będzie dostępne dla wielu partnerów, zwłaszcza z sojuszu Berlin University Alliance,” mówi prof. dr Stephan Reitzenstein, kierownik Zakładu „Optoelektronika i elementy kwantowe” na Politechnice Berlin oraz dyrektor Centrum Nanofotoniki.

Odnowienie 20-letniego systemu zachowa także dotychczasową wiedzę

W ramach odnowienia kluczowe komponenty systemu zakupionego w 2006 roku, które przekroczyły już swoją żywotność, zostaną zmodernizowane do najnowszych standardów technologicznych. W ramach modernizacji wymienione zostaną moduły próżniowe, sterujące, wysokiej częstotliwości oraz regulacji temperatury, odnowiona technologia generatora plazmy, a także zainstalowane nowe elementy kontroli procesu i bezpieczeństwa – za łączną kwotę około 490 000 euro. Zakup nowego systemu kosztowałby dwa do trzech razy więcej. Dla Stephana Reitzensteina odnowienie jest nie tylko konieczne technologicznie, ale także sposobem na zachowanie cennej wiedzy specjalistycznej na Politechnice Berlin: „Nie tylko wydłużamy żywotność sprawdzonego technicznie systemu. Dzięki niemu zachowujemy także wiedzę specjalistyczną naszych pracowników, zdobytą przez wiele lat. W przypadku wysoce skomplikowanych procesów produkcyjnych, badania na najwyższym poziomie opierają się nie tylko na najnowszej technologii, ale także na doświadczeniu w jej obsłudze.”

Plazmowy system osadzania stanie się częścią nowego budynku badawczego fizyki CIPHOR

W planowanym przeniesieniu do nowego Centrum Badań nad Zintegrowaną Fotoniczną (CIPHOR) na wschodniej części kampusu Charlottenburg, zmodernizowany system będzie przez wiele kolejnych lat ważnym elementem infrastruktury badawczej Politechniki Berlin. CIPHOR skupi się na kluczowych technologiach z zakresu zintegrowanej kwantowej fotoniki i stworzy optymalne warunki do rozwoju nowych zastosowań – od bezpiecznej komunikacji kwantowej, przez kwantową sensorystykę i metrologię, aż po medycynę i fotoniczne obliczenia kwantowe.