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QSCALE- Enabling-Technologien für skalier­bare Diamant-Quantensensoren

QSCALE — Enabling-Technologien für die Indus­tri­al­isierung von NV-Zentren-basierten Sensoren

Um Quantensen­sorik für die kommerzielle Nutzung bereitzustellen, sind Fortschritte im Bereich der Minia­tur­isierung und Integra­tion für eine erfol­gre­iche wirtschaftliche Nutzung notwendig. QSCALE beschäftigt sich gezielt mit wesentlichen Enabling-Technologien für NV-Zentren-basierte Sensoren, welche eine zentrale Rolle bei der indus­triellen Nutzung sowie der Steigerung der Skalier­barkeit dieses Sensortyps haben werden. Im Fokus stehen dabei neben der mikroelek­tro­n­is­chen und photonis­chen Integra­tion als zentralen Werkzeu­gen zur Minia­tur­isierung und Steigerung der Energieef­fizienz Fragen der skalier­baren Ferti­gung des Grund­ma­te­ri­als, sowie erstmals auch Unter­suchun­gen zur Zuver­läs­sigkeit der Aufbau- und Verbindung­stech­nik von Quantensensoren.

Skalier­barkeit der Sensortech­nolo­gie durch mikroelek­tro­n­is­che und photonis­che Integration

Die im QSCALE-Projekt verfol­gte mikroelek­tro­n­is­che und photonis­che Integra­tion NV-Zentren-basierter Sensoren stellt eine der zentralen Enabling-Technologien zur Erhöhung der Skalier­barkeit einer Sensortech­nolo­gie dar. Hierdurch ergibt sich ein immenses Einspar­po­ten­tial der Baugröße sowie der Leistungsauf­nahme des Sensors. In Kombi­na­tion mit der QSCALE-Forschung an der skalier­baren Herstel­lung des Senso­raus­gangs­ma­te­ri­als, sowie geziel­ten Unter­suchun­gen der Zuver­läs­sigkeit mikro­hy­brider Aufbau- und Verbindung­stech­nik für Quanten­sensoren, legt das QSCALE-Projekt die wissenschaftlichen und technis­chen Grund­la­gen für eine zukün­ftige Nutzung NV-Zentren-basierter Sensoren. Hierzu werden Sensoren in moder­aten bis hohen Stück­zahlen und moder­aten bis niedri­gen Stück­kosten benötigt. 

QVOL2 — Volumen­fer­ti­gung von Quantensensoren

QVOL‑2 — Quantum Sensors for Scalable Applications

Das QVOL-2-Projekt verfolgt das Ziel, Quantensen­sorik für den Marktein­satz voranzubrin­gen. Aufbauend auf der ersten QVOL-Phase liegt der Fokus auf Enabling-Technologien für Festkör­perde­fek­t­sen­soren in Siliz­iumkar­bid mit Schwer­punkt auf Skalier­barkeit und Energieef­fizienz. Zusät­zlich werden neue Defek­t­typen wie Divakanzen erforscht, um die Sensorempfind­lichkeit zu erhöhen.

Das Projekt konzen­tri­ert sich auf Festkör­perde­fek­t­sen­soren, die bei Raumtem­per­atur arbeiten und eine hohe Integrations- und Skalier­barkeit bieten. Wichtige technol­o­gis­che Schwer­punkte sind Materi­alun­ter­suchun­gen, Fehlstel­len­erzeu­gung, Optimierung von Anregung und Ausle­sung, Erforschung photonis­cher Wirebonds sowie die Gesamt­in­te­gra­tion. Ziel ist die indus­trielle Hochvol­u­men­pro­duk­tion von Quantensensoren. 
Integri­erte Chipplat­tfor­men zur Steuerung und Nutzung von Farbzen­tren in Siliz­iumkar­bid für die Quantensensorik
Skalier­bare Quanten­sensoren auf SiC-Basis eignen sich für Hochvol­u­men­märkte wie die Automo­bilin­dus­trie sowie IoT- und IoE-Anwendungen. Die Kompat­i­bil­ität mit Standard­prozessen der Halbleit­er­fer­ti­gung ermöglicht eine kostengün­stige Umset­zung in großem Maßstab.

 

DAS TEAM

Univer­sity of Stuttgart

Prof. Dr. Jens Anders

Direc­tor of the Insti­tute of Smart Sensors
Spokesman for QSens

Univer­sity of Stuttgart

Prof. Dr. Jörg Wrachtrup

Head of Department
(3rd Physic Institute)

Infineon Technolo­gies

Dr. Heinrich Heiss

Direk­tor Techni­cal Marketing

Vanguard Automa­tion GmbH

Philipp-Immanuel Dietrich

Technol­ogy Fellow

Insti­tut für Mikroelek­tronik Stuttgart (IMS CHIPS)

Dr. Mathias Kaschel 

Geschäfts­feldleiter Silizium-Photonik