Herstellung von Galliumphosphid-Nanostrukturen mittels Elektronenstrahllithografie (rechts: Prof. Dr. Isabelle Staude, links Muyi Yang)
Beschreibung
Motivation
Galliumphosphid (GaP) weist im Vergleich mit etablierten Materialsysteme für die Quanten‐Nanooptik deutlich verbesserte physikalische Eigenschaften auf, darunter eine hohe Transparenz im sichtbaren Spektralbereich, einen hohen Brechungsindex und eine hohe optische Nichtlinearität. Trotz seiner herausragenden Eigenschaften handelt es sich bei GaP um ein bisher kaum eingesetztes Material in der Photonik und Quantenoptik. Dies liegt maßgeblich an der geringen Verfügbarkeit hochqualitativer, einkristalliner GaP‐Dünnschichten auf niedrigbrechenden, transparenten Substraten (GaP‐on‐Insulator, GOI).
Ziele und Vorgehen
In diesem Verbundprojekt sollen einkristalline GaP‐Dünnschichten auf Glassubstraten als neue Plattform für die hochintegrierte Quanten‐Nanooptik entwickelt werden. Die produzierten GOI‐Wafer sollen dann zusätzlich lateral mikro‐ und nanostrukturiert werden, wobei insbesondere photonische integrierte Schaltkreise und Metaoberflächen realisiert werden sollen. Die Vorteile gegenüber etablierten Materialplattformen sollen anhand mehrerer quantenoptischer Demonstrationsexperimente nachgewiesen werden.
Innovation und Perspektiven
Die angestrebte Realisierung von integrierten quantenoptischen Systemen auf Basis von GOI stellt eine große technologische Herausforderung dar. Industriegeführte Verbundvorhaben und entsprechende substanzielle Infrastrukturinvestitionen von Firmen können erst erwartet werden, wenn Nutzen und Überlegenheit des Materialsystems in anwendungsrelevanten Strukturen experimentell nachgewiesen wurden. Dies soll im Rahmen dieses Verbundvorhabens gelingen. Im Erfolgsfall wird das Projekt dazu beitragen die technologische Souveränität von Deutschland und Europa im Bereich der hochintegrierten Quantentechnologien zu stärken.
