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Projekt
Multifunktionales Hochleistungs-Ionenstrahlätz- und -beschichtungssystem
Fachliche Zuordnung
Werkstofftechnik
Förderung
Förderung in 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550450556
Das Institut für Mikroproduktionstechnik trägt im Rahmen der Exzellenzcluster Quantum Frontiers und PhoenixD, in dem Forschungsverbund Quantum Valley Lower Saxony sowie in zahlreichen Forschungsprojekten zur Stärkung der Quantenforschung und der optischen Technologien in Deutschland bei. Zudem forscht das IMPT in Einzelvorhaben und in den Verbünden SFB, TR, SPP an Mikrosystemen. Während die Mikro-Elektro-Mechanischen-Systeme (MEMS) marktbeherrschend und heutzutage unverzichtbar sind, handelt es sich bei Quantensystemen bislang um Prototypen oder Kleinstserien. Unsere Vision besteht in der Weiterentwicklung vom MEMS hin zu einem Quanten-Mikro-Optisch-Elektro-Mechanischen-Systems (Q-MOEMS). Relevant für diese Erweiterung ist die photonische Integration, also die Entwicklung neuartiger, skalierbarer und kompakter Prozesse für die Realisierung photonischer Quantensysteme mit dem Ziel chip-basierter photonischer Schaltkreise. Das hier beantragte Gerät erlaubt es, dieses Ziel um wesentliche Prozessketten zu erweitern. Hierzu zählen die Herstellung von Schichten mit optischer Qualität und mit makelloser elektrischer Isolation. Das beantragte System erlaubt sowohl Ionenstrahlätzvorgänge als auch Ionenstrahlbeschichtungsvorgänge (Ion Beam Etching und Sputtering, IBE und IBS). Die Prozesse können ebenfalls reaktiv arbeiten. Die Kombination der großen Primärionenquelle und der Sekundärionenquelle ermöglicht das duale Ionenstrahlsputtern (DIBS) mit höchster Homogenität. Zusammen mit der Defektfreiheit, Reinheit und einstellbarem Brechungsindex durch den Einsatz von Zonentargets lassen sich optimal glatte und dichte Schichten mit höchster optischer Qualität erzeugen, wie es mit keinem anderen Verfahren möglich ist. Die Zonentargets erlauben zudem die Erforschung alternierender Schichtsysteme für bspw. optische Funktionsschichtstapel (Filter). Die Schichtdicke wird dabei mithilfe von Schwingquarzen und des optischen Breitband-Monitorings überwacht. Die Schleusenkammer ermöglicht kurze Abpumpzeiten und eine ohne Vakuumbruch. Dies erleichtert bspw. die Oberflächenvorbehandlung zur Erreichung maximaler Schichthaftung. Sensorische (z.B. hochsensitive Nanoresonanzschwinger) und optische Komponenten (z.B. Wellenleiter) können so defektfrei und mit hoher Ausbeute und Reproduzierbarkeit hergestellt werden. Gerade in den Exzellenzinitiativen PhoenixD und QuantumFrontiers ermöglicht die gewinkelte Prozessführung die Umsetzung innovativer Konzeptideen mit nanoskopischen 3D-Strukturen. Zur Planarisierung vorangegangener Beschichtungen kann das Ion Beam Trimming (IBT) eingesetzt werden, was insbesondere die Fertigungsverfahren für Diamantschichten erweitert. Insgesamt wird ein solches System bestehende Prozessgrenzen überwinden und in einer signifikanten Steigerung des bisherigen Funktionsumfangs von Dünnfilmsystemen resultieren. Dies leistet einen wichtigen Beitrag für die deutsche Spitzenforschung in der Quantentechnologie und Optik sowie der Sensorik.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
Multifunktionales Hochleistungs-Ionenstrahlätz- und -beschichtungssystem
Gerätegruppe
5180 Elektronen- und Ionenstrahl-Quellen und -Bearbeitungsgeräte
Antragstellende Institution
Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
