Waferkontrolle

©Niklas Günther über Canva.com

Für die Halbleiterindustrie ist vorgesehen Kryosysteme mit hoher Leistung und mit großflächiger, gleichmäßiger Kühlung bei unter 4K, d.h. z.B. bis rund 1K oder weniger zu entwerfen.

Solche Systeme wären für die klassische Waferfertigung (Silizium) sehr hilfreich, und für die kommende Waferfertigung (Quanten-Computing etc.) sogar notwendig, wie folgende Überlegungen zeigen:

Auf Basis von supraleitenden Materialien

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Das zweite Anwendungsfeld für die neuen mK-Cooler bildet der Bereich der höchstempfindlichen supraleitenden Detektoren. Dieser Bereich umfasst die ultrasensitive Detektion von einzelnen Mikrowellenphotonen, Arrays von großflächigen Josephson-Kontakten (STJs) als XUV-Strahlungsdetektoren, SQUIDs sowie Kantenbolometer oder SNSPD (Superconducting nanowire single photon detectors) für sicherheitstechnische und astronomische Anwendungen.

(etwa Mikrowellengeneratoren) für Quanten-Computing

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Angedacht werden soll auch die Kryokühlung von neuen Elektronikelementen, welche für das Scale-Up von supraleitenden Quantencomputern unerlässlich ist. So werden bislang pro QuBit noch 2 bis 3 Mikrowellen-Leiter für die Ansteuerung und Auslesung von QuBits benötigt, welche einen erheblichen Aufwand und Wärmeeintrag verursachen.

für Hochtemperatur-Supraleiter (HTS)-Anwendungen

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Trotz der mittlerweile deutlich über 4K liegenden Sprungtemperaturen von „gängigen“ Supraleitermaterialien (bei z.B. Bi2Sr2Ca2Cu3O10 (BSCCO): 110 K und Y-Ba2Cu3O7 (YBCO): 92 K ) benötigen diese immer noch eine Kryokühlung bei bevorzugt 20-30 K und zwar für den Lastfall (bei hohen Stromstärken), da die Sprungtemperatur stark von der an der Oberfläche der Supraleiter geführten Stromstärke und dem äußeren Magnetfeld abhängt.