Projektbeschreibung
Bahnbrechende optoelektronische Plattform könnte lichtemittierendes Silizium erzeugen
Die Silizium-Photonik-Technologie kann photonische Komponenten in einen winzigen Chip integrieren. Die Technologie verspricht eine höhere Energieeffizienz und eine blitzschnelle Verarbeitung, hat aber einen entscheidenden Nachteil: Herkömmliches kubisches Silizium hat eine indirekte Bandlücke, durch die es optisch inaktiv ist. Solange dem Silizium kein Germanium in einer völlig neuen hexagonalen Kristallstruktur hinzugefügt wird, kann Silizium nicht gut mit Licht umgehen. Zur Überwindung dieser Problematik zielt das EU-finanzierte Projekt ONCHIPS darauf ab, hexagonale Germanium-Silizium-Heterostrukturen für Anwendungen in der Quantentechnologie zu bauen und Spin-Qubits in Quantenpunkten zu realisieren. Außerdem werden die Forschenden Einzelphotonendetektoren für Lichtwellenlängen von mehr als 2 mm bauen. Die neuartige ONCHIPS-Plattform, die einzelne Spin-Qubits und Photonen miteinander verbindet, könnte die Skalierbarkeit von Quantensystemen drastisch verbessern.
Ziel
A major roadblock for silicon-based optoelectronics and its quantum applications is that conventional cubic silicon has an indirect band gap, and hence it is optically inactive. ONCHIPS will capitalize on a recent breakthrough from within its consortium: growth and optical characterization of a revolutionary new material: hexagonal germanium-silicon (hex-GeSi), which is a silicon-based, optically active, direct-bandgap semiconductor. Building on this discovery, ONCHIPS' key objectives are as follows:
(1) We will for the first time grow advanced hex-GeSi heterostructures for quantum technology applications.
(2) We will realise spin qubits in quantum dots in hex-GeSi.
(3) We will create spin-photon interfaces in hex-GeSi, made possible by the direct bandgap of the material.
(4) We will build single-photon detectors for wavelengths beyond 2 micrometers, optimized for emission from hex-GeSi.
This project is well aligned with the scope of the call, and will foster the integration of electronic and optoelectronic functionalities based on a silicon-based direct-bandgap semiconductor, using a combination of facilities and expertise that is available only in Europe.
Hence ONCHIPS will establish a strong contribution to European innovation leadership in electronics, photonics, emerging enabling technologies in general, and quantum technologies in particular, making our contributions highly relevant for the work program. This new material has the potential to be compatible with standard silicon-based semiconductor technology, benefitting from established roadmaps on miniaturization and scalability.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicsoptoelectronics
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrymetalloids
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
HORIZON-CL4-2021-DIGITAL-EMERGING-02
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HORIZON-RIA - HORIZON Research and Innovation ActionsKoordinator
7522 NB Enschede
Niederlande