SiQuel

Motivation

Quantencomputer benötigen eine skalierbare Materialplattform und eine zuverlässige Industrie, die sie herstellt. Ladungsträgerspin-Qubits in Silicium und Germanium basieren auf etablierter CMOS-Fertigungstechnologie und profitieren von der sehr guten Kontrollierbarkeit von Ladungsträgern in klassischen Halbleitern. Die aktuelle Materialqualität der benötigten isotopenreinen Halbleiter (28Si, 70Ge) lässt keine Kohärenzzeiten >1000 ms zu, denn die Lieferketten der Stoffe hinterlässt einen chemischen Fingerabdruck.

Ziele und Vorgehen

Es werden instrumentelle Methoden zur skalierten Synthese, kostengünstigen Aufreinigung und Sicherstellung der chemischen und isotopischen Reinheit der Reinstgase entwickelt. Es werden drei konkrete Ziele verfolgt: 

• Die Konstruktion einer Syntheseanlage für 28SiH4 mit einer Kapazität >100 kg/y 
• Die Entwicklung einer auf electronic grade 28SiH4 angepassten Kaskadendestillation mit Temperaturen von 0 bis -150 °C und Drücken von -1 bis 10 barÜ 
• Entwicklung einer material- und kostensparenden Prüfabscheidung mittels Laser assisted μ-CVD für hochaufgelöste Messungen von elektrischen Donor-Verunreinigungen <1013 /cm3 

Innovation und Perspektiven

Weltweit erstmals wird die nötige Gerätetechnik bereitgestellt, um isotopenreines 28SiH4 zu synthetisieren, zu reinigen und zu prüfen, dessen Materialqualität so hoch ist, dass es in den industriellen Reinraumfabrikationslinien zum Einsatz kommen kann, um Ladungsträgerqubits mit Kohärenzzeiten von über 1000 ms zu fabrizieren. Die Technik ist so konzipiert, dass sie auf 70GeH4 übertragen werden kann. Durch das Schließen dieser Lücke in der Technologiekette kann die Entwicklung von Halbleiter-Quantencomputern auf die nächste Stufe gehoben werden.