DFG-RSF: Siliziumcarbid Polytyp- und Isotop-Technologie für Quanten-Mikrowellenverstärker

• Antragsteller: Professor Dr. Vladimir Dyakonov
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310370333

Maser sind als einer der besten Mikrowellen (MW) Verstärker bekannt. Die Funktion von Masern basiert auf einem reinen Quanteneffekt - stimulierter Mikrowellenemission - und dies ist der Grund warum Maser- (oder Quanten-) Verstärker extrem niedrige intrinsische Rauschpegel haben. Jedoch ist die Verwendung von Masern bisher auf wenige Nischen-Anwendungen limitiert. Der Grund dafür sind die spezifischen Arbeitsbedingungen, die für den Betrieb moderner Maser erforderlich sind, wie z.B. tiefe Temperaturen oder Ultrahoch- Vakuum. Ein neuer Typ von Maser, der bei Umgebungs-Bedingungen betrieben werden kann und mit Standard Produktions-Technologien kompatibel ist, würde enormen Einfluss auf unser tagtägliches Leben haben, vergleichbar zu Halbleiterlasern derzeit. Der Zweck dieses Projektes ist es das Hauptproblem zu überwinden, also Quanten-Mikrowellenverstärkung bei Raumtemperatur zu demonstrieren. Um dieses Ziel zu erreichen, nutzen wir Fehlstellen-artige Defekte in Siliziumcarbid (SiC), bei denen optisch generierte Besetzungsinversion und stimulierte Emission bereits gezeigt wurden. Wir werden theoretisch die Feinstruktur von Farbzentren in SiC mit unterschiedlicher Symmetrie betrachten und experimentell den Pump-Mechanismus von Fehlstellen-artigen Farbzentren in verschiedenen Polytypen mit Elektronenspinresonanz (ESR) und optisch detektierter Magnetresonanz (ODMR) untersuchen. Wir werden unterschiedliche planare MW Resonatoren/Wellenleiter und hoch-empfindliche Techniken verwenden um Verluste zu reduzieren und die Detektion von MW Verstärkung aufgrund des Maser Effektes in unseren optimierten Proben zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation
• Kooperationspartner: Professor Dr. Evgeniy Mokhov, Ph.D.