04 Apr Poröses GaN für integrierte Wellenleiter
Elektronik- und Photonikintegration auf einem einzigen Chip: Einer Meldung der Technischen Universität Braunschweig zufolge arbeiten Forschende der TU und der Friedrich-Schiller-Universität Jena an porösem Galliumnitrid (GaN) auf der Grundlage eines neuartigen Ätzverfahrens, das einen Durchbruch für das Vereinen von Lichtquellen und Lichtleitern verspricht. Im Projekt OptoGaN entstehen demzufolge anwendungsorientierte Ideen; drei davon wollen die Projektpartner – gemeinsam mit je einem Startup – als Demonstratoren realisieren. Diese sollen dann beispielsweise Wellenleitern, neuromorphen Computern und dem Ionenfallen-Quantencomputer des Quantum Valley Lower Saxony zugutekommen. Außerdem verfolgt das neugegründete Nitride Technology Center (NTC) an der TU Braunschweig das Ziel, die Nitridtechnologie auf höchstem Niveau weiterzuentwickeln und in die Anwendung zu bringen.
Wellenleiter in Quantencomputern
Poröses Galliumnitrid könnte den Forschern zufolge eine Alternative zu Siliziumdioxid sein, das standardmäßig für Wellenleiter in Mikrochips verwendet wird, aber bei Quantencomputern kritische Wellenlängen unerwünscht absorbiert. Poren in GaN bieten sich dagegen an, um Laserlicht – zum Manipulieren der Quantenbits – verlustarm an die betreffenden Ionen zu bringen.
Hinter dem porösen Halbleiter steht ein selektives Ätzverfahren. Die Forschenden bringen damit langgezogene luftgefüllte Kanäle – die Poren – in das Material ein: Sogar dreidimensionale Wellenleiter mit komplexer optischer Lichtführung seien so denkbar. Da sowohl das Galliumnitrid als auch der Prozess mit den bisherigen Verfahren aus der LED-Herstellung kompatibel ist, halten die Wissenschaftler auch integrierte elektronisch-photonische Schaltkreise auf dieser Basis für möglich.
Vereinen komplementäres Know-how
Um die Halbleiterkanäle zur Lichtleitung realisieren zu können, bringen die Forschenden aus Braunschweig und Jena komplementäre Erfahrungen und Spezialgeräte zusammen. Denn das Ätzverfahren hat sowohl eine elektronische als auch eine chemische Komponente. Zunächst stellen die Braunschweiger das Grundmaterial Schicht für Schicht her. Dieses reist anschließend nach Jena zur Ionenimplantation, um den Halbleiter zu dotieren. Dann führt der GaN-Weg zurück nach Braunschweig, wo der chemische Ätzprozess die endgültige poröse Struktur formt.
Das Vorhaben ‚Hochintegrierte mikrophotonische Module in Nitrid-Technologien‘, kurz OptoGaN, wird vom Bundesforschungsministerium mit rund 600.000 Euro gefördert. Der Förderanteil der TU Braunschweig beträgt 450.000 Euro. Die Partner der Technischen Universität Braunschweig und der Friedrich-Schiller-Universität Jena starteten mit OptoGaN im Jahr 2023 – für drei Jahre bis Oktober 2026.
Quelle: www.tu-braunschweig.de
Bild: Max Fuhrmann/TU Braunschweig
