Nanoscribe Microfabrication System Quantum X algin
Zusammenfassung
Im Rahmen des Projekts „Maskenloses 3D‑Nanofabrikationssystem mittels Zwei‑Photonen‑Polymerisation“ wurde ein 3D‑Drucksystem auf Basis der Zwei‑Photonen‑Polymerisation beschafft. Dieses System ermöglicht die Herstellung komplexer 2,5D‑ und 3D‑Mikrostrukturen mit höchster Auflösung und Genauigkeit. Die Integration neuartiger Quantensysteme ist heute häufig durch die Grenzen konventioneller Fertigungstechniken eingeschränkt, insbesondere wenn hybride elektro‑optische Schnittstellen oder komplexe Mikrostrukturen benötigt werden, die sich mit klassischen Reinraumprozessen nur schwer oder gar nicht realisieren lassen.
Der neue 3D‑Drucker wird zur kompakten Integration der erforderlichen Kontrollstrukturen für spin‑ und atombasierte Qubits eingesetzt. Diese Systeme erfordern die präzise Erzeugung hochfrequenter magnetischer bzw. elektrischer Felder. Darüber hinaus benötigen viele Anwendungen – insbesondere in der biomedizinischen Sensorik – integrierte mikrofluidische Strukturen zur präzisen Handhabung von Flüssigkeiten. Solche Geometrien lassen sich mit herkömmlichen planaren Fertigungsmethoden nur mit erheblichem Aufwand herstellen.
Das beschaffte System ermöglicht die 3D‑Fertigung von Mikrostrukturen mit (sub‑)mikrometrischer Auflösung im Wafermaßstab, einschließlich des direkten Drucks mikrooptischer Elemente wie Linsen, Beugungsgitter oder faseroptischer Koppler. Für eine spätere Skalierbarkeit unterstützt das System zudem die automatische Ausrichtung des Druckprozesses auf vorhandene optische Komponenten wie Fasern oder photonische Chips.
Da der 3D‑Drucker selbst ausschließlich nichtleitende Polymere verarbeitet, kombinieren wir ihn mit weiteren Verfahren – etwa dem 3D‑Aerosoldruck – zur Herstellung der leitfähigen Strukturen, die für die Erzeugung der HF‑Felder zur Qubit‑Steuerung erforderlich sind. Zudem nutzen wir die hohe Präzision des Systems, um Stützstrukturen mit variablen Durchmessern, dünnen Wänden und hohen Aspektverhältnissen zu drucken, die anschließend als Formkörper für unser etabliertes 3D‑Drahtbondverfahren dienen. Auf diese Weise lassen sich 2,5D‑ und 3D‑Spulenstrukturen realisieren, die eine deutlich höhere Feldhomogenität bieten als rein planare Designs – ein entscheidender Vorteil für moderne gepulste Kontrollsequenzen.
Insgesamt setzen wir das neue 3D‑Drucksystem zur Entwicklung innovativer Konzepte für die hybride Integration von Quantendevices sowie weiteren intelligenten Sensorsystemen ein. Es erweitert unsere technologischen Möglichkeiten erheblich und schafft die Grundlage für zukünftige hochintegrierte optoelektronische Mikro‑ und Nanosysteme.
Förderung EFRE
Zuwendung im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) in Baden-Württemberg 2021-2027 im Rahmen der Verwaltungsvorschrift des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst zur Stärkung von Forschung, technologischer Entwicklung und Innovation an staatlichen Hochschulen in Baden-Württemberg (VwV EFRE FEIH 2021 – 2027)
Vorhaben: Maskenloses 3D‑Nanofabrikationssystem mittels Zwei‑Photonen‑Polymerisation
Förderkennzeichen: 2698219
Förderung DFG
Zuwendung der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Programms "Forschungsgroßgeräte" nach Artikel 91b GG
Vorhaben: 3D-Drucker basierend auf der Zwei-Photonen-Polymerisation für maskelose Mikrofabrikation
Förderkennzeichen: INST 41/1234-1 FUGG