Herstellung von leuchtenden Farbzentren in Siliziumkarbid für die Quantentechnologie

Veröffentlichung von Doktorand Maximilian Rühl in Applied Physics Letters auf der Titelseite erschienen

Anwendungen in der Quantentechnologie wie Quantenkryptographie und Quantencomputer benötigen als einen der Grundbausteine kleinste Lichtquellen, die einzelne Photonen emittieren können. Dies können Moleküle sein, die in aufwendigen Labor-Molekülfallen gefangen werden. Die hierfür benötigten Aufbauten sind allerdings so groß, dass sie nicht für einen breiten Einsatz geeignet sind. Deshalb beschäftigen sich Forscher weltweit damit einzelne, leuchtende Defekte in Festkörper zu platzieren, die viel leichter zu handhaben sind und in Mikrochips verbaut werden können. Der Prototyp ist das sogenannte NV-Zentrum in Diamant. In letzter Zeit werden jedoch Farbzentren im Halbleitermaterial Siliziumkarbid (SiC) favorisiert, da dieses Material kommerziell verfügbar ist und die Technologie zur Herstellung von SiC-Bauelementen bereits etabliert ist.

Maximilian Rühl und seine Kollegen haben nun einen grundlegenden Beitrag hierzu geliefert, indem sie die Herstellung von leuchtenden Farbzentren in SiC durch Protonenimplantation und nachfolgendem Temperschritt erstmals systematisch untersucht haben. Die Protonenimplantation, die in der Halbleitertechnologie besonders einfach zu realisieren ist, wird dabei genutzt, um zunächst das Kristallgitter von SiC zu schädigen. Dabei entstehen Defekte, die mit steigender Temperatur bei der nachgelagerten Ausheilung des Schadens, in andere Defekte umgewandelt werden. So konnten Rühl und seine Kollegen Rezepte erstellen, mit denen man eine bestimmte Defektsorte und damit ein bestimmtes Farbzentrum bevorzugt herstellen kann. Bei ihren Untersuchungen entdeckten Sie zudem einen neuen Defekt, über den bislang in der Literatur noch nicht berichtet wurde. Dieses neue Farbzentrum hat vielversprechende Eigenschaften für die geplanten Anwendungen.

Die Ergebnisse wurden nun in der renommierten Fachzeitschrift „Applied Physics Letters“ veröffentlicht. Die Herausgeber dieser Zeitschrift haben Rühls Artikel sogar als sogenannten „Featured Article“ auf der Titelseite der Zeitschrift platziert.

Update 01.10.2018: Über den Fachartikel wird im Internet populärwissenschaftlich berichtet.

Kategorie: Forschung