Mikrowellenplasma in Diamantreaktor; überwachsener Diamantwafer; frühe Wachstumsphase von Diamant auf Wafern
Beschreibung
Motivation
Stickstoffatome, die in ein Diamantkristallgitter eingebracht werden, bilden mit Fehlstellen sogenannte Stickstoff-Vakanzzentren (NV), deren Quantenzustände selbst bei Raumtemperatur extrem stabil sind. Dies macht Diamant zu einem idealen Material für die Quantentechnologien. Insbesondere in Diamant, der entlang der Gitterdiagonalen gewachsen wird ((111)-Orientierung), weisen die NV-Zentren eine Vorzugsorientierung auf. So kann die Empfindlichkeit auf Magnetfelder erhöht und die Ansteuerbarkeit verbessert werden. Dieses Material ist jedoch nur von sehr wenigen Herstellern in geringen Stückzahlen und kleinen Abmaßen erhältlich.
Ziele und Vorgehen
Ziel dieses Verbundprojekts ist es, Anlagen und Prozesse zu entwickeln, die einkristalline, (111)-orientierte Diamantsubstrate in einer ausreichenden Größe und Qualität herstellen können, um den Weg für eine industrielle, quantentechnologische Nutzung dieses Materials zu ebnen. Es werden neue Anlagentechnologien mit modernen, speziell dafür konstruierten Halbleiter- Mikrowellengeneratoren entwickelt, die Diamantsubstrate von mindestens 4 Zoll (10 cm) Durchmesser ermöglichen. Die Weiterverarbeitung dieser Diamanten durch geeignete Politurverfahren und Einbringung funktioneller Schichten für die Nutzbarmachung in Quantenbauelementen wird parallel dazu erforscht und validiert.
Innovation und Perspektiven
Am Ende des Projekts soll eine Demonstratoranlage entstehen, die quantentaugliches Diamantmaterial auf großen Flächen ermöglicht. Im Projekt sind dabei Partner aus allen Bereichen der Wertschöpfungskette vertreten, um die Anlagenverfügbarkeit zu garantieren, die Diamantsubstrate herzustellen und zu vertreiben sowie Anwendungen basierend auf dem entwickelten Material zu evaluieren.
